Анализ влияния подогрева воздуха перед компрессором газотурбинной установки на технико-экономические показатели работы блока ПГУ-450

Цель – произвести анализ влияния подогрева воздуха перед компрессором газотурбинной установки при использовании штатной системы замкнутого контура подогрева воздуха с подводом тепла от тепловой сети Уренгойской городской районной электрической станции на экономичность работы блока ПГУ-450 и данной электростанции в целом. В работе использовался сравнительный анализ данных, полученных в результате сравнения имеющихся заводских характеристик газовых турбин ГТЭ-160 (SGT5-2000E), принятых режимов работы систем подогрева воздуха (замкнутый контур подогрева воздуха и антиобледенительная система) и результатов влияния работы указанных систем на удельный расход топлива блока ПГУ-450 и Уренгойской электростанции по данным ежедневных расчетов технико-экономических параметров работы энергоустановок. В результате проведенных натурных испытаний системы подогрева воздуха при номинальной нагрузке энергоблока ПГУ-450 установлено, что оптимальная температура составила +6,4С; при подогреве воздуха с -5,0С до +6,4С удельный расход условного топлива на 1 кВт.ч электроэнергии снизился на 1,4 г; приведенное значение снижения удельного расхода условного топлива на отпуск электрической энергии на оборудовании пускорезервной теплоэлектроцентрали при увеличении коэффициента теплофикации составило 2,43 г, а для электростанции в целом – 2,35 г. Таким образом, использование замкнутого контура подогрева воздуха с нагревом сетевой воды без использования приводит к положительному эффекту тепловой экономичности. Подогрев воздуха перед компрессором газовой турбины приводит к увеличению ее КПД на 0,3%, дальнейшее повышение сверх оптимальной температуры приводит к снижению располагаемой мощности парогазовой установки на 3,1 МВт на каждый 1 градус.

1. Кулагин В. В., Соколов М. А. Возможность повышения эффективности ГТУ за счет регенерации тепла // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королѐва. 2012. № 3-3(34). С. 57–66.

2. Marukhyan V. Z., Rafyan R. A. The influence of the gas turbine intake air temperature on the combined cycle operation // Известия Национальной Академии наук РА и Государственного инженерного университета Армении. Серия: Технические науки. 2011. Т. 64. С. 243–249.

3. Смирнов А. И., Богатова Т. Ф. Влияние степени повышения давления на эффективность ГТУ и ПГУ // Труды II науч.-техн. конф. молодых ученых Уральского энергетического института (г. Екатеринбург, 15–19 мая 2017 г.). Екатеринбург: Изд-во УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2017. С. 51–54.

4. Бунькова О. И., Богатова Т. Ф., Чернова М.Б. Влияние режимных факторов на экономичность работы ГТУ // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Атомная энергетика: материалы Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной памяти проф. Данилова Н. И. (г. Екатеринбург, 10–14 декабря 2018 г.). Екатеринбург: Изд-во УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2018. С. 919–923.

5. Каплан М. П., Дизенко Т. П. Тепловая эффективность энергетических теплофикационных ГТУ с промежуточным охлаждением воздуха и регенерацией // Теплоэнергетика. 2002. № 8. С. 51–58.

6. Максимов М. О. Повышение эффективности комбинированного производства тепла и электроэнергии // GLOBUS. Серия: Технические науки. 2021. № 2. С. 57–66.

7. Менделеев Д. И., Галицкий Ю. Я. Исследование влияния абсорбционной холодильной машины на режимы работы парогазовой установки // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2019. Т. 11. № 4. С. 37–46.

8. Седнин А. В., Кушнер Д. Л. Парогазовые энергетические установки с использованием газопоршневых агрегатов и паротурбинных установок на органическом теплоносителе // Труды Академэнерго. 2014. № 1. С. 62–77.

9. Евенко В. И., Стребкова А. С. Анализ топливной экономичности газотурбинных ТЭЦ // Теплоэнергетика. 2006. № 10. С. 74–77.

10. Галишина Г. В., Гришин А. Н. Парогазовая установка на базе газотурбинной установки GT26 и котла-утилизатора П-96 // Молодежный вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2020. № 1. С. 38–40.

11. Марьин Г. Е., Осипов Б. М., Ахметшин А. Р., Савина М. В. Добавление водорода к топливному газу для повышения энергетических характеристик газотурбинных установок // iPolytech Journal. 2021. Т. 25. № 3. С. 342–355. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2021-3-342-355.

12. Марьин Г. Е., Осипов Б. М., Ахметшин А. Р. Исследование применения водорода в качестве топлива для улучшения энергетических и экологических показателей работы газотурбинных установок // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23. № 2. С. 84–92. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-2-84-92.

13. Султанов М. М., Курьянова Е. В. Техникоэкономическая оценка параметров тепловых схем ТЭС с водородным генератором // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23. № 2. С. 46–55. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-2-46-55.

14. Рыбаков Б. А., Буров В. Д. Сжигание водородсодержащего газа в ГТУ и ПГУ // Новое в российской электроэнергетике. 2021. № 10. С. 30–41.

15. Amirante R., Cassone Е., Distaso Е., Tamburrano P. Overview on recent devel-opments in energy storage: mechanical, electrochemical and hydrogen technologies // Energy Conversion and Management. 2017. Vol. 132. P. 372–387. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.11.046.

16. Contino F., Moret S., Limpens G., Jeanmart H. Whole-energy system models: the ad-visors for the energy transition // Progress in Energy and Combustion Science. 2020. Vol. 81. Р. 100872. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2020.100872.

17. Bontempo R., Manna M. Work and efficiency optimization of advanced gas turbine cycles // Energy Conversion and Management. 2019. Vol. 195. P. 1255–1279. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.03.087.

18. Colmenar-Santos A., Gómez-Camazón D., RosalesAsensio E., Blanes-Peiró J.-J. Technological improvements in energetic efficiency and sustainability in existing combined-cycle gas turbine (CCGT) power plants // Applied Energy. 2018. Vol. 223. P. 30–51. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.03.191.

19. Усмонов Н. О., Ахматова С. Р. Оптимальные параметры регулирования режимов работы газотурбинных установок // Молодой ученый. 2016. № 11. С. 515–518.

20. Fan Kunle, Yang Cheng, Xie Zhuli, Ma Xiaoqian. Loadregulation characteristics of gas turbine combined cycle power system controlled with compressor inlet air heating // Applied Thermal Engineering. 2021. Vol. 196. P. 117285. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2021.117285.