ОПТИМИЗАЦИЯ СТЕПЕНИ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА В ГАЗОТУРБИННОЙ И ПАРОГАЗОВОЙ УСТАНОВКАХ
В России около 70 % оборудования тепловых электрических станций (ТЭС) выработало срок эксплуатации и устарело. Необходима массовая его замена с внедрением новых технологий производства электроэнергии и теплоты. Из числа освоенных энергетических технологий наиболее высоким экономическим потенциалом обладают парогазовые установки (ПГУ). В них реализуется комбинированный цикл производства электроэнергии в газотурбинной установке (ГТУ), работающей на природном газе или жидком топливе, и паровой турбине, водяной пар для которой выpaбатывается в утилизационном котле (УК) за счет теплоты отходящих из ГТУ газов. Кроме термодинамического совершенства ПГУ обладают рядом других преимуществ, наиболее важными из них по сравнению с ТЭС являются: в 2-3 раза меньшие удельные капитальные затраты, в 1,3-1,5 раза меньшая себестоимость производимой электроэнергии, в 3-4 раза меньшие сроки строительства, в 1,5-2,0 раза меньший экологический ущерб. Поэтому в настоящее время парогазовые установки активно развиваются и распространяются, в том числе и в энергетике России.
При проектировании и создании ПГУ возможны два подхода:
1) при заданных ГТУ, т.е. выпускаемых отечественными и зарубежными фирмами;
2) при незаданных ГТУ, т.е. специально проектируемых для работы в составе ПГУ.
Эти вопросы, касающиеся такого важного параметра цикла, как степень повышения давления воздуха ε, были рассмотрены применительно к энергетической газотурбинной установке ГТЭ-45У производства ТМЗ (г. Екатеринбург), работающей на природном газе. Эта ГТУ имеет номинальную электрическую мощность 42 МВт, температуру газов на входе в газовую турбину 1227 °С, степень повышения давления воздуха в компрессоре 13,5 и КПД на муфте 35 %.
Были разработаны математические модели и программы для расчета хаpaктеристик продуктов сгорания топлива, тепловой схемы ГТУ, производительности УК, мощности паровой турбины и выходных хаpaктеристик ПГУ. Степень повышения давления воздуха в компрессоре изменялась в диапазоне от 5 до 50. Результаты расчета приведены в таблице и на рисунке, где использованы следующие обозначения: , - КПД по выработке электроэнергии в ГТУ и ПГУ, GГ - расход газов ГТУ, T4 - температура отработавших в ГТУ газов, T5 - температура газов на выходе из УК, Gук - паропроизводительность УК, - электрическая мощность паровой турбины, g - удельный расход воздуха в ГТУ.
Хаpaктеристики ГТУ и ПГУ
при различных значениях
|
ε |
|
|
GГ, кг/с |
T4, °C |
T5, °C |
Gук, кг/с |
МВт |
|
5 |
22,8 |
44,7 |
142,1 |
822 |
183 |
28,5 |
40,1 |
|
10 |
29,9 |
46,7 |
119,0 |
675 |
195 |
18,9 |
23,0 |
|
15 |
33,0 |
47,3 |
115,1 |
599 |
202 |
16,2 |
18,0 |
|
20 |
34,8 |
47,5 |
115,5 |
549 |
207 |
14,4 |
15,3 |
|
25 |
36,0 |
47,4 |
117,8 |
508 |
211 |
13,1 |
13,3 |
|
30 |
36,6 |
47,1 |
120,5 |
483 |
214 |
12,3 |
12,1 |
|
35 |
37,0 |
46,8 |
124,0 |
459 |
217 |
11,6 |
11,1 |
|
40 |
37,2 |
46,4 |
127,9 |
439 |
220 |
11,0 |
10,3 |
|
45 |
37,32 |
45,9 |
132,2 |
422 |
222 |
10,5 |
9,7 |
|
50 |
37,29 |
45,4 |
136,8 |
407 |
224 |
10,0 |
9,1 |
Анализ полученных результатов показывает, что для ГТУ простого цикла оптимальное по КПД значение ε составило около 45 (рисунок), что значительно превосходит ε = 13,5 в построенной ГТЭ-45У. Следует отметить, что в пpaктике проектирования газотурбинных двигателей при выборе степени повышения давления в качестве критерия используются: КПД (удельный расход топлива), удельная эффективная работа (удельный расход воздуха), технико-экономические показатели и пр. Возможны также компромиссные решения. При оптимизации по минимальному удельному расходу воздуха существенно упрощается компрессорная часть и в целом улучшаются массогабаритные хаpaктеристики всей ГТУ. Поэтому этот критерий часто используется для трaнcпортных ГТУ. Оптимизация по минимальному удельному расходу воздуха g (см. рисунок), показала, что εопт значительно снижаются и лежат в районе 15-17. С учетом пологости кривой g в районе минимума (см. рисунок) этот результат можно считать достаточно близким тому, что есть в реальном двигателе.
Для ГТУ в составе комбинированной парогазовой установки оптимальная степень повышения давления составила около 19 (см. рисунок), что значительно ниже, чем для ГТУ простого цикла. Это вполне закономерно, т.к. при меньших ε уменьшается степень понижения давления в газовой турбине и, следовательно, при неизменной начальной температуре газа увеличивается температура газов на выходе из ГТУ (T4 в таблице). В результате возрастаетколичество пара, генерируемого в утилизационном котле, и мощность паровой турбины (таблица), что компенсирует снижение эффективности газотурбинной части комбинированной установки.
Результаты оптимизации степени повышения давления воздуха в компрессоре для ГТУ и ПГУ
Сопоставляя эффективность ПГУ при εопт = 19 и при εопт = 13,5 (как в ГТЭ - 45У) можно отметить, что электрические КПД соответственно составляют 47,60 и 47,25 %. Проигрыш по КПД в ПГУ на базе существующей ГТЭ - 45У по сравнению с оптимальным вариантом не превышает 0,75 % относительных.
На основании изложенного можно сделать вывод, что рассматриваемая газотурбинная установка
ГТЭ-45У по степени повышения давления воздуха вполне подходит для создания на ее основе эффективной комбинированной ПГУ.
Статья в формате PDF
297 KB...
14 04 2024 11:53:59
Статья в формате PDF
108 KB...
13 04 2024 20:45:47
Статья в формате PDF
559 KB...
12 04 2024 2:18:46
Статья в формате PDF
177 KB...
11 04 2024 20:34:34
Статья в формате PDF
125 KB...
09 04 2024 4:55:14
Статья в формате PDF
263 KB...
08 04 2024 4:12:38
Статья в формате PDF
268 KB...
07 04 2024 20:32:53
В настоящее время важно пройти сложнейший этап перехода к новому типу социально-экономического развития быстро, компетентно, опираясь на собственные творческие возможности.
Именно этим целям служит разработанная нами модель педагогических основ формирования целостного образовательного прострaнcтва, основу которого составляет внедрение непрерывного образования в интегрированном профессиональном учебном заведении.
Моделирование целостного образовательного прострaнcтва осуществлялось нами через уточнение таких понятий, как «интеграция», «межпредметные связи», «взаимосвязь», интегративно-педагогические закономерности, интегративная деятельность, через изучение опыта зарубежных исследователей, решающих проблемы педагогической интеграции.
...
06 04 2024 19:19:58
Статья в формате PDF
272 KB...
05 04 2024 3:34:12
Статья в формате PDF
124 KB...
04 04 2024 14:46:15
Статья в формате PDF
205 KB...
03 04 2024 12:24:11
Статья в формате PDF
156 KB...
02 04 2024 21:21:16
Статья в формате PDF
278 KB...
01 04 2024 20:28:13
Статья в формате PDF
102 KB...
31 03 2024 3:56:56
Приводятся основные показатели развития «информационного общества» в конце 20 века. Охаpaктеризованы взаимосвязи наукоемких производственных технологий и информатики, экономики и математики, экономико-математического моделирования управленческих решений.
...
29 03 2024 4:58:28
Статья в формате PDF
119 KB...
28 03 2024 1:10:42
Статья в формате PDF
763 KB...
26 03 2024 8:52:27
Замачивание семян и опрыскивание вегетирующих растений томата растворами сочетаний витаминов: пантотеновая кислота–тиамин и фитогормонов: цитокинин–гибберелловая кислота, и совместным их сочетанием снижает токсическое действие хлоридного засоления, повышая всхожесть семян, рост проростков, стeбля, размеры листьев, интенсивность фотосинтеза и накопление общего белка. Наиболее эффективно во всех случаях комплексное сочетание витаминов с фитогормонами.
...
25 03 2024 5:22:10
Статья в формате PDF
113 KB...
23 03 2024 8:41:40
Статья в формате PDF
104 KB...
22 03 2024 19:33:58
Статья в формате PDF
121 KB...
21 03 2024 21:24:22
Уникальные возможности линейных рекуррентных уравнений первого порядка А(n+1) = aA(n) + b позволяют хаpaктеризовать закономерности изменения различных свойств органических соединений (А) не только в пределах локальных групп гомологов, но и одновременно всех рядов с одинаковыми гомологическими разностями. Более того, рекуррентные соотношения применимы к функциям не только целочисленных (число атомов углерода в молекуле), но и равноотстоящих значений аргументов A(x+Δx) = aA(x) + b, (Δx = const). Этот способ аппроксимации проиллюстрирован на примерах температурных зависимостей растворимости различных веществ в воде и даже времен релаксации в высокочастотных полях.
...
20 03 2024 7:16:51
Статья в формате PDF
132 KB...
19 03 2024 9:21:16
Статья в формате PDF
114 KB...
18 03 2024 20:35:30
Статья в формате PDF
137 KB...
17 03 2024 18:59:54
Методом рентген-компьютерной томографии изучены надпочечники 248 мужчин и 203 женщин зрелого (41 – 60 лет), пожилого (61 – 75 лет) и старческого возрастов (76 и более лет). Установлено, что как форма, так и динамика инволюции надпочечников человека проявляют изменчивость и пoлoвoй диморфизм. Выявлена преимущественная возрастная элиминация субъектов с L-формами надпочечников. Полученные результаты можно интерпретировать в пользу предположения о значительной стабильности макропараметров и наличии высокой морфофункциональной устойчивости надпочечников.
...
16 03 2024 13:33:34
Статья в формате PDF
107 KB...
15 03 2024 7:20:30
Статья в формате PDF
95 KB...
14 03 2024 10:25:28
Статья в формате PDF
141 KB...
13 03 2024 1:24:46
Статья в формате PDF
202 KB...
11 03 2024 0:18:12
Статья в формате PDF
190 KB...
10 03 2024 18:45:49
Статья в формате PDF
291 KB...
08 03 2024 2:11:30
Статья в формате PDF
127 KB...
07 03 2024 18:47:17
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
