ВЫБОР ДАВЛЕНИЯ ПАРА В КОМБИНИРОВАННЫХ ПАРОГАЗОВЫХ УСТАНОВКАХ

Авторы
Файлы

Ширяев В.Н. Седельников Г.Д. Статья в формате PDF 345 KB

В последние 10 лет в мировой энергетики наблюдается существенное увеличение числа заказанных и вводимых в эксплуатацию газотурбинных (ГТУ) и парогазовых (ПГУ) установок. Ожидается, что к 2012 году мощность установленных ПГУ в России составит около 20 млн кВт. Это объясняется значительными преимуществами ПГУ перед другими типами энергетических установок. Наибольшую экономичность по выработке электрической энергии имеют ПГУ бинарного типа с утилизационными котлами (УК). При работе на природном газе в конденсационном режиме электрический КПД таких установок достигает 55-60 %.

Одной из важнейших задач при проектировании ПГУ является выбор давления пара, производимого УК. В общем случае такой выбор требует оптимизационного подхода, т.к. давление пара оказывает неоднозначное влияние на хаpaктеристики ПГУ.

С целью исследования эффективности ПГУ и оптимизации их параметров были разработаны математические модели, алгоритмы и программы. С их помощь рассчитываются хаpaктеристики продуктов сгорания топлива, тепловые схемы газотурбинной установки (ГТУ), определяется производительность УК одного и двух давлений, мощность паровой турбины и выходные хаpaктеристики ПГУ.

Для расчета паропроизводительности УК была составлена система из 10 уравнений энергетического баланса, записанных для следующих элементов УК и ПГУ: пароперегревателей высокого (ВД) и низкого (НД) давления, испарителей ВД и НД, сепараторов пара ВД и НД, экономайзера ВД, газового подогревателя конденсата, деаэратора и для системы рециркуляции, поддерживающей нужную температуру конденсата на входе в газовый подогреватель.

Кроме перечисленных элементов оборудования в состав ПГУ входят: паровая турбина, состоящая из цилиндров ВД и НД, электрогенератор, конденсатор пара с обслуживающими системами, два питательных насоса ВД и НД, два циркуляционных насоса ВД и НД и др.

Названная система из 10 уравнений замкнутая, содержит 10 неизвестных, главные из которых паропроизводительность УК по контурам ВД и НД. Система решается методом последовательных приближений.

Разработанные модели и программы реализованы для одно- и двухконтурной ПГУ, сформированных на основе ГТУ-110 производства НПО «Сатурн» (по лицензии ОАО «Зоря-Машпроект», Украина).
ГТУ-110 имеет номинальную электрическую мощность 110 МВт, начальную температуру газов 1210 °С, степень повышения давления 14,7, температуру отработавших газов 589 °С и электрический КПД 36 %. Топливо - природный газ.

Для одноконтурной ПГУ выбор оптимального давления происходил в два этапа. На первом этапе диапазон возможного изменения давления пара был принят широким и, для ускорения поиска, с относительно крупным шагом. Было установлено, что оптимальное давление пара УК лежит в диапазоне 3,5-4,5. На втором этапе шаг варьирования был снижен до 0,1 МПа. Полученные результаты представлены на рисунке.

При повышении давления пара адиабатный теплоперепад в турбине, естественно, растет, а паропроизводительность котла G_ук снижается. В результате при определенном давлении пара может быть получен максимум мощности паровой турбины N_пт. Это давление пара можно считать оптимальным, т.к. оно будет соответствовать максимальной электрической мощности ПГУ и, следовательно, максимальному КПД по выработке электроэнергии. Для рассматриваемой комбинированной установки с одноконтурным УК оптимальное давление пара составило 3,93 МПа (рисунок), при котором мощность ПГУ достигает 154,45 МВт, а ее электрический КПД 50,7 %.

Результаты второго этапа оптимизации давления пара одноконтурного УК

В случае ПГУ с двухконтурным УК получить экстремумы критериев эффективности и соответствующие им оптимальные значения давления пара ВД и НД не удалось. Итоговые результаты расчетного исследования (табл.) показывают, что наибольшие значения мощности и КПД ПГУ получаются при сочетании возможно высокого давления первого контура Р_ВД и возможно низкого давления второго контура Р_НД. Этому есть определенное объяснение. При повышении Р_ВД преобладает влияние прироста адиабатного теплоперепада в цилиндре высокого давления, а снижение расхода пара через него компенсируется приростом количества пара, получаемого в контуре НД за счет снижения давления в нем и, следовательно, более глубокого охлаждения отработавших газов ГТУ.

Мощность (МВт) и КПД ПГУ в зависимости
от давления пара в контурах УК

P_вд,
МПа

P_нд,
МПа

0,1

N_ПГУ = 160,604

η = 0,5289

N_ПГУ = 164,064

η = 0,5403

N_ПГУ = 167,114

η = 0,5504

0,125

N_ПГУ = 159,558

η = 0,5255

N_ПГУ = 163,092

η = 0,5371

N_ПГУ = 166,225

η = 0,5474

0,14

N_ПГУ = 158,989

η = 0,5236

N_ПГУ= 162,565

η = 0,5354

N_ПГУ = 165,739

η = 0,5458

0,15

N_ПГУ = 158,633

η = 0,5224

N_ПГУ = 162,232

η = 0,5343

N_ПГУ = 165,434

η =0,545

0,16

N_ПГУ = 158,29

η = 0,5213

N_ПГУ = 161,916

η = 0,5332

N_ПГУ = 165,135

η = 0,5438

0,175

N_ПГУ = 157,803

η = 0,5197

N_ПГУ = 161,459

η = 0,5317

N_ПГУ = 164,713

η = 0,5424

ПОДСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОРУЧЕНИЯМИ ОТДЕЛА КАДРОВ ПРЕДПРИЯТИЯ

Статья в формате PDF 143 KB...

03 07 2026 10:51:41

МИОКАРДИТЫ ПРИ ПНЕВМОНИЯХ У ВОЕННОСЛУЖАЩИХ ПО ПРИЗЫВУ

Статья в формате PDF 120 KB...

02 07 2026 8:34:36

ДУХОВНО-НРАВСТВЕННЫЕ ДИАЛОГИ В ПРЕОДОЛЕНИИ ПОДРОСТКОВОЙ НАРКОЗАВИСИМОСТИ

Статья в формате PDF 267 KB...

01 07 2026 15:24:47

ПЕРСПЕКТИВЫ ОРГАНИЗАЦИИ БИРЖЕВОГО РЫНКА ЗЕРНА В РОССИИ

Статья в формате PDF 110 KB...

30 06 2026 22:53:21

КВАЗИНЕЙТРАЛЬНАЯ ОБЛАСТЬ ПРИЭЛЕКТРОДНОГО СЛОЯ ПРИ БОЛЬШИХ ОТБИРАЕМЫХ ТОКАХ

Статья в формате PDF 156 KB...

29 06 2026 16:57:46

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ФИТОПРЕПАРАТА В ЛЕЧЕНИИ ОСТРЫХ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В МЯГКИХ ТКАНЯХ МОЛОЧНЫХ ЖЕЛЕЗ

Статья в формате PDF 125 KB...

28 06 2026 9:23:54

НОВОЕ БИОЛОГИЧЕСКИ ЦЕННОЕ СЫРЬЕ ДЛЯХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Статья в формате PDF 104 KB...

27 06 2026 18:59:29

МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ОСТЕОПЕНИЙ У БОЛЬНЫХ ХРОНИЧЕСКИМ ГАСТРОДУОДЕНИТОМ ПРИ ХИМИЧЕСКОЙ КОНТАМИНАЦИИ БИОСРЕД

Статья в формате PDF 128 KB...

26 06 2026 10:35:56

РЕГУЛЯЦИЯ ГОМЕОСТАЗА ПЛОДА ПРИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ БЕРЕМЕННОСТИ

Статья в формате PDF 109 KB...

25 06 2026 23:51:11

МЕХАНИЗМЫ АДАПТАЦИИ

В статье раскрываются адаптационная деятельность организма, показано, что функциональная система регуляции кровообращения представляет собой многоконтурную, иерархически организованную систему, в которой доминирующая роль отдельных звеньев определяется текущими потребностями организма. ...

24 06 2026 1:28:29

ОБ ОЦЕНКЕ ПЕРСПЕКТИВ ПОВЫШЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ВИРТУАЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Статья в формате PDF 123 KB...

23 06 2026 2:34:51

Традиционная культура-основа экологического образования и воспитания

Статья в формате PDF 128 KB...

22 06 2026 6:51:54

УЧАСТИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ В ПРЕВРАЩЕНИЯХ СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА В АНТРОПОГЕННОМ ВОДОЕМЕ (ОЗ. КУЛТУЧНОЕ, КАМЧАТКА)

Статья в формате PDF 102 KB...

21 06 2026 12:20:20

ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОПТИМИЗАЦИИ ПРИ ОЦЕНКЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ СОТОВЫХ СИСТЕМ В ГОРОДЕ

Статья в формате PDF 384 KB...

20 06 2026 19:26:28

К ВОПРОСУ О ПРЕСТУПНОМ ПОВЕДЕНИИ И ЕГО МЕХАНИЗМЕ

Статья в формате PDF 138 KB...

19 06 2026 20:29:30

КЛИНИКО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ПАРАЛЛЕЛИ У БОЛЬНЫХ ДИФТЕРИЕЙ

С целью повышения качества диагностики дифтерийной инфекции проведено клинико-лабораторное обследование 125 больных с различными формами дифтерии, включающее комплексное исследование показателей гликопротеидов и изоферментного спектра аминотрaнcфераз. Установлено, что в развитии патологического процесса при дифтерийной инфекции значительную роль играют нарушения метаболизма соединительной ткани, а изоферментный спектр аминотрaнcфераз хаpaктеризуется выраженным дисбалансом с преимущественным увеличением митохондриальных изоферментов. Степень выявленных изменений четко коррелируют с тяжестью болезни, а патологические сдвиги при токсических формах заболевания сохраняются после окончания острой фазы заболевания в периоде осложнений дифтерии. ...