Разработка тепловых характеристик современных энергетических ГТУ при комбинированном производстве электроэнергии и тепла

• Автор: Малахов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Содержание

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Использование ГТУ для комбинированной выработки электрической энергии и тепла

1.2 Технологические особенности использования ГТУ

при комбинированной выработке электрической энергии и тепла

1.3 Конструкция и показатели газотурбинных установок

1.3.1 Газотурбинная установка У-94.2 фирмы Siemens

1.3.2 Газотурбинная установка ГТЭ-110 ОАО «НПО «Сатурн»

1.3.3 Газотурбинная установка У-64.3А фирмы Siemens
1.3.4 Газотурбинная установка вТ-35 фирмы Siemens
1.3.5 Газотурбинная установка вТ-ЮС (50Т700) фирмы Siemens
1.4 Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГТУ В СОСТАВЕ ГТУ-ТЭЦ И ПГУ. АЛГОРИТМ И МЕТОДИКА РАСЧЁТА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ГТУ
2.1 Определение перечня информативных величин для анализа работы
ГТУ с ВКУ и в составе ПГУ
2.1.1 Показатели, используемые при разработке диаграммы режимов и режимных характеристик ГТУ при её работе в составе ГТУ-ТЭЦ и ПГУ
2.1.2 Эксплуатационные ограничения по работе ГТУ в составе ГТУ-ТЭЦ
и блоков ПГУ
2.2 Методика расчёта теплотехнических показателей ГТУ
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1 Методика измерений и проведения эксперимента ГТУ

3.2 Погрешности измерения и расчёта показателей и параметров ГТУ
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГТУ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ НОМИНАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ РЕЖИМАХ,
А ТАКЖЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИХ КОМПРЕССОРОВ,
ТУРБИН И КАМЕР СГОРАНИЯ
4.1 Условия проведения и результаты испытаний одновальных ГТУ
4.1.1 Условия проведения и результаты испытаний У
4.1.2 Условия проведения и результаты испытаний У-64.3А
4.1.3 Условия проведения и результаты испытаний ГТЭ
4.2 Условия проведения и результаты испытаний многовальных ГТУ
4.2.1 Тепловые характеристики ГТУ СТ
4.2.2 Условия проведения и результаты испытания СТ-ЮС
4.3 Технико-экономические показатели, определенные по результатам испытаний ГТУ
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА И ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ РЕЖИМОВ ГТУ, РАБОТАЮЩИХ В СОСТАВЕ ПГУ и ГТУ-ТЭЦ
5.1 Диаграмма режимов и режимные характеристики одновальных ГТУ
5.1.1. Диаграмма режимов и режимные характеристики У
5.1.2 Режимные характеристики У-64.3А
5.1.3 Режимные зависимости ГТЭ-110, использующиеся для оптимизации совместной работы ГТУ и котла-утилизатора блока ПГУ
5.2 Диаграммы режимов и режимные характеристики ГТУ со свободной силовой турбиной
5.2.1 ГТУ-ТЭЦ с СТ
5.2.2 СТ-ЮС в блоке ПГУ
ВЫВОДЫ
ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Ва (мм рт. ст., кПа) - атмосферное (барометрическое) давление
Вт (кг/с, нм3/ч) - расход топлива
Ят (кДж/кВтч) - удельный расход теплоты топлива
бж, бгк (кг/с) - расход воздуха перед и за компрессором
біт, вгт (кг/с) — расход газов перед и за турбиной
к - приведенный расход компрессора к расчетному расходу
т _ пропускная способность турбины 0Сп (кг/с, т/ч) - расход сетевой воды
Овку (кг/с) - расход газов через водяной котел-утилизатор
Ь ] к, Ь2к (кДж/кг) - удельная энтальпия воздуха перед и за компрессором
Ь|Т, Ьгт (кДж/кг) - удельная энтальпия газов перед и за турбиной
И5к, Ьзгт (кДж/кг) — удельная энтальпия в конце изоэнтропного сжатия-
расширения
АЬзк, Айзт (кДж/кг) - изоэнтропический теплоперепад в компрессоре и турбине
АЬк (кДж/кг) - действительный теплоперепад в компрессоре
а - коэффициент избытка воздуха
«вна (градусы, %) - положение ВНА компрессора
бк - степень сжатия воздуха в компрессоре
єт - степень расширения газов в турбине
т - показатель степени (политропы)
п (об/мин, 1/Гц) - частота вращения
п - приведенная частота вращения
йш (°С) - температура атмосферного (наружного) воздуха Ч (°С), 1іт (кДж/кг) - температура и удельная энтальпия топлива їік, Ьк (°С) - температура воздуха до и за компрессором Т]т, (°С) - температура газов перед и за турбиной

2.1.2 Эксплуатационные ограничения по работе ГТУ в составе ГТУ-ТЭЦ и
блоков ПГУ
Во время эксплуатации ГТУ её нагружение до номинальной нагрузки ограничивается достижением предельных значений температуры газов перед турбиной, либо достижением заявленных поставщиком ГТУ значений показателей. На ГТУ практически невозможно прямо измерять при эксплуатации температуру газов перед турбиной. Эта температура определяется косвенными методами. Ограничение мощности одновальных ГТУ выполняется путём задания значений температуры газов за турбиной и открытия ВНА компрессора. Например для У-94.2 режиму номинальной нагрузки соответствует температура газов за турбиной 12тФАКТ — тк + 0,4б1Нв где 1Атк=535 °С (может корректироваться по результатам индивидуальной наладки ГТУ). При нагружении ГТУ после достижения предельной температуры газов перед турбиной, ВНА компрессора открывается для дальнейшего повышения нагрузки. Значение номинальной мощности зависит от наружной температуры, при снижении её номинальная мощность увеличивается и например, для У-94.2 максимальная мощность -173 МВт достигается при 1[Ш—10 °С. Она остаётся постоянной при более низких наружных температурах, при мало меняющейся фактической температуре газов за турбиной, а расход циклового воздуха вследствие прикрытия ВНА компрессора уменьшается. Также нагрузка может ограничиваться предельной мощностью электрогенератора.
2.2 Методика расчёта теплотехнических показателей ГТУ
Методики расчета теплотехнических показателей и параметров ГТУ по результатам испытаний достаточно подробно разработаны и давно используются [10-12, 26, 32 и т.д.].