Производство электроэнергии на компрессорных станциях утилизационными газотурбинными установками

Проведен анализ эффективности применения утилизационных газотурбинных установок, работающих по циклу Брайтона, для производства электроэнергии без и с дополнительным сжиганием топлива в утилизационном контуре. Получены аналитические соотношения для определения оптимальной степени повышения давления в компрессоре, при которой удельная мощность утилизационной газотурбинной установки достигает максимального значения. Без дополнительного сжигания топлива утилизационная газотурбинная установка увеличивает на 16...26% выработку механической энергии при степени регенерации 0,8...0,85 и температуре газа 750...850 K на выходе из приводной установки. Оптимальная степень повышения давления, при которой мощность и КПД утилизационной газотурбинной установки и всей комбинированной установки достигают максимального значения, составляет от 3,5 до 4,5. Дополнительно сжигаемое топливо в камере сгорания утилизационного контура увеличивает температуру рабочего тела перед турбиной и количество вырабатываемой механической энергии. С увеличением температуры до 800...1100 K мощность комбинированной установки, включающей в себя утилизационную и приводную газотурбинную установку НК-14СТ-10, возрастает на 29...75 %; большее значение КПД комбинированной установки достигается при меньшем подогреве рабочего тела. Удельная стоимость утилизационной газотурбинной установки меньше приводной из-за более простой конструкции и дешевых конструкционных материалов узлов установки. Применение камеры сгорания в утилизационной газотурбинной установке определяется необходимым количеством дополнительно вырабатываемой электроэнергии.

Литература

[1] Теория и проектирование газотурбинных и комбинированных установок / Ю.С. Елисеев, Э.А. Манушин, В.Е. Михальцев, М.И. Осипов, И.Г. Суровцев. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 640 с.

[2] Цанев С.В., Буров В.Д., Ремезов А.Д. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций. М.: Изд-во МЭИ, 2002. 584 с.

[3] Осипов М.И., Моляков В.Д., Олесевич К.А., Тумашев Р.З. Перспективные направления повышения эффективности ГТУ // Газотурбинные технологии. 2011. № 3. С. 2-7.

[4] Утилизация сбросной теплоты ГПА в энергоустановках с низкокипящими рабочими телами / Б.Д. Билека, Е.П. Васильев, В.Я. Кабков, В.И. Избаш, В.Н. Коломеев // Газотурбинные технологии. 2002. № 5. С. 6-10.

[5] Сапожников М.Б., Тимошенко Д.И. Электрические станции на низкокипящих рабочих телах // Теплоэнергетика. 2005. № 3. С. 73-77.

[6] Бухолдин Ю.С., Олефиренко В.М. Энергоутилизационная установка с пентановым рабочим циклом // Газотурбинные технологии. 2008. № 1. С. 10-12.

[7] Тумашев Р.З., Моляков В.Д., Лаврентьев Ю.Л. Повышение эффективности компрессорных станций магистральных газопроводов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2014. № 1. С. 68-79.

[8] Осипов М.И., Тумашев Р.З., Моляков В.Д. ГТУ малой мощности на топливных газах низкого давления с измененной очередностью процессов термодинамического цикла // Труды Междунар. науч.-практич. конф. "Малая энергетика-2003". Обнинск, 2003. С. 340-343.

[9] Осипов М.И., Тумашев Р.З., Моляков В.Д. Усовершенствование ГТУ малой мощности при использовании топливных газов низкого давления // Труды Междунар. науч.-практич. конф. "Малая энергетика-2004". Москва, 2004. С. 113-116.