Производство электроэнергии на компрессорных станциях утилизационными газотурбинными установками

8 / 10

Т ∗
г = 800 K и до 37,8% при Т ∗
г = 1100 K, т.е. на 15% и 11% соответ-
ственно при степени регенерации σр = 0,8 (без учета дополнительного
расхода топлива в камере сгорания базовой ГТУ). С увеличением сте-
пени регенерации до σр = 0,85 при тех же температурах Т ∗
г получим
рост КПД ηеΣ до значений 40% и 38,2% (рис. 2, б ). С увеличением
количества сжигаемого в утилизационном контуре топлива мощность
комбинированной газо-газовой установки возрастает, а интенсивность
роста КПД по сравнению с приводной ГТУ снижается. Максималь-
ное значение КПД КУ достигается при отсутствии дожигания топли-
ва. При этом дополнительно вырабатываемая УГТУ мощность имеет
наименьшее значение. Оптимальное значение π∗
к опт возрастает от 4 при
подогреве рабочего тела в утилизационном контуре до 800 K, до 8
при температуре Т ∗
г = 1100 K, что приводит к значительному увели-
чению числа ступеней лопаточных машин. Необходимость подогрева
определяется потребностью в электрической энергии для собственных
нужд компрессорной станции и должна быть обоснована в результате
технико-экономического анализа комбинированной газо-газовой уста-
новки.
Выводы. 1. Утилизация теплоты уходящих из базовых ГТУ про-
дуктов сгорания позволяет выработать дополнительное количество
электроэнергии для собственных нужд компрессорных станций газо-
проводов без дополнительного сжигания топлива. Применение УГТУ,
работающих по циклу Брайтона, увеличивает на 15. . . 25% производ-
ство механической энергии при степени регенерации σ р = 0,8 и на
17. . . 27% при σр = 0,85 в диапазоне температур Т ∗
ТО = 750 . . . 850 K
продуктов сгорания без учета снижения мощности базовой ГТУ из-за
увеличения сопротивления на выходе. Оптимальная степень повыше-
ния давления π∗
к опт , при котором мощность и КПД УГТУ, а также всей
КУ достигают максимального значения, составляет π∗
к опт = 3,5 . . . 4,5.
2. Утилизационная ГТУ имеет меньшую удельную стоимость по
сравнению с базовой ГТУ компрессорной станции. Низкие значения
температур и давлений рабочего тела позволяют использовать для
УГТУ более простые конструктивные решения, неохлаждаемые тур-
бины, более дешевые конструктивные материалы для изготовления
теплообменных аппаратов, компрессоров и турбин.
3. Увеличение вырабатываемой электрической энергии для соб-
ственных нужд компрессорной станции достигается сжиганием до-
полнительного количества топлива в установленной камере сгорания
УГТУ. С увеличением температуры газа перед турбиной УГТУ до
800. . . 1100 K мощность КУ возрастает по сравнению с базовой ГТУ,
например, типа НК-14СТ-10 на 29. . . 75%, КПД η е Σ на 15. . . 11% при
σр = 0,85 (без учета дополнительного расхода топлива в камере сгора-
ния базовой ГТУ из-за увеличения сопротивления на выходе ). Опти-
мальная степень повышения давления π∗
копт УГТУ, соответствующая
максимальной мощности N eΣ КУ, составляет π∗
к опт = 4 . . . 8.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2016. № 1 51