2 / 10
of the gas-turbine heat recovery plant. Without extra fuel combustion, the gas-turbine
heat recovery plant increases generating the mechanical energy output from 16%
to 26% at the recuperation rate from 0.8 to 0.86 and the drive unit output gas
temperature from 750 K to 850 K. The optimal pressure boost providing both the
maximal output and efficiency of the gas-turbine heat recovery plant as well as the
combined power plant is from 3.5 to 4.5. Burning extra fuel inside the combustion
chamber of the heat recovery unit increases temperature upstream of the turbine
working medium. It also increases the generated mechanical energy output. With the
increase in the temperature up to 800. . . 1100 K, the output of the combined power
plant comprising the gas-turbine heat recovery and NK-14ST-10 drive plant increases
up to 29. . . 75%; greater efficiency is provided at lower working medium heating.
Specific cost of the gas-turbine heat recovery plant is lower due to less sophisticated
design and low-cost construction materials of the plant units. Using the combustion
chamber in the gas-turbine heat recovery plant is defined by the necessary amount
of extra electrical energy.
Keywords
:
heat recovery, gas-turbine plant, efficiency, electrical energy, pressure
boost, optimal parameters.
Газотурбинные установки (ГТУ) в процессе работы теряют значи-
тельную часть теплоты сгоревшего в камере сгорания топлива вместе с
уходящими в окружающую среду газами, температура которых нахо-
дится, как правило, в диапазоне от 400 до 600
◦
С. Для повышения
эффективности использования теплоты сжигаемого в ГТУ топлива
применяются утилизационные установки, предназначенные как для
производства горячей воды или пара, так и электрической энергии.
Для производства горячей воды широко применяются водогрейные
котлы, а электрической энергии — паротурбинные установки, работа-
ющие по циклу Ренкина. Применение утилизационных паротурбин-
ных установок позволило повысить до 58. . . 60% КПД производства
электрической энергии комбинированных парогазовых установок, од-
нако в этом случае начальная температура продуктов сгорания перед
турбиной ГТУ должна быть высокой 1400. . . 1500
◦
С, а температура
уходящих газов — 580. . . 630
◦
С [1–3]. Указанные температуры рабо-
чего тела ГТУ обеспечивают как высокий КПД газотурбинной части
комбинированных установок (КУ), так и утилизационной паротурбин-
ной благодаря высоким начальным параметрам водяного пара.
В РФ основная доля стационарных газотурбинных установок (око-
ло 4000) эксплуатируется на газоперекачивающих станциях маги-
стральных газопроводов, при этом значительная часть из них была
изготовлена в 70–90-е гг. прошлого века и имеет достаточно низкие
начальные параметры продуктов сгорания и температуру уходящих
газов: от 400 до 550
◦
С. Для повышения эффективности находящихся
в эксплуатации приводных ГТУ целесообразно использовать теплоту
уходящих газов для производства электрической энергии, суммарного
количества которой может быть достаточно, например, для приво-
да электродвигателя, вращающего нагнетатель природного газа на
компрессорной станции. Возможно использование утилизационных
паротурбинных установок. Однако при таких температурах из-за
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2016. № 1 45