Исследование и разработка теплоутилизационного оборудования для повышения эффективности использования топлива на компрессорных станциях магистральных газопроводов

• Автор: Шелковский, Борис Иванович
• Шифр специальности: 05.14.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 186 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .
Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИИ И РАЗРАБОТКИ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ Ю
1.1. Вторичные энергетические ресурсы КС магистральных газопроводов и основные направления

их использования.

1.2. Проектная оптимизация теплообменных

аппаратов

1.3. Анализ конструкций теплоутилизационного оборудования КС.

1.4. Основные задачи исследования.

Глэеэ 2. ОПТИМИЗАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК УТИЛИЗАЦИОННЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ ГПА.

2.1. Разработка математической модели расчета и оптимизации утилизационных теплообменников
2.2. Анализ результатов оптимизации характеристик утилизационных теплообменников ГПА
2.3. Выеоды.
Глава 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛООБМЕННИКОВ
3.1. Методика расчета регулировочных характеристик утилизационных теплообменников ГПА
3.2. Влияние внешних факторов на характеристики утилизационных теплообменников ГПА
3.3. Исследование работы утилизационного теплообменного устройства .
3.4. Выводы ЮЗ
Глава 4. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ВНЕДРЕНИЕ УТИЛИЗАЦИОННЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ ГДА НА КС МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ
4.1. Последование работы унифицированных утилизационных теплообменников ГОА в условиях промышленных КС .
4.2. Эффективность использования утилизационных теплообменников ГПА на КС магистральных газопроводов .
4.3. Выводы
Глава 5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ 0ДТ0П0ЧНЫХ
УСТРОЙСТВ УТИЛИЗАЦИОННЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ ГПА
5.1. Выбор газогорелочного устройства
5.2. Основные параметры и расчетные характеристики подтопочного устройства утилизационного теплообменника к агрегату ГТК .
5.3. Экспериментальное исследование подтопочного устройства теплообменника к агрегату ГТК.
5.4. Исследование параметров унифицированного подтопочного устройства теплообменников ГПА
5.5. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В настоящее время в нашей стране находятся в эксплуатации три энергетических ПГУ- и одна ЛГУ-0 с высоконапорными парогенераторами, работающие на жидком топливе [] . В ряде стран оозданы ПГУ на базе энергетических ГТУ для электростанций. Так в Швейцарии фирмой "Зульцер" создана ПГУ общей мощностью ~ Шт. Мощность пароЕой турбины составляет ~7 ШТ. Во Франции находится в эксплуатации комбинированная ПГУ электричеокой мощностью 0 МВт [,] . На нефтеперерабатывающем заводе в Великобритании несколько лет успешно работает комбинированная установка с ГТУ мощностью МВт. В топках котлоЕ-утилизаторов такой установки можно сжигать побочные продукты производства, не имеющие сбыта [,] . Примером комбинированных ПГУ яеляются электростанции с ГТУ "Фрейм 5" фирмы "Дженерал Электрик". При использовании пара давлением 3 МПа и с температурой 0°С КОД установки составляет -$. КЦЦ установки возрастает до # 2,1 . Если котел-утилизатор в комбинированной установке работает без сжигания дополнительного топлива, то для создания конвективных поверхностей нагрева рекомендуется применять оребренные трубы. Этим достигается компактность и низкая стоимость котлоагре-гатов [,] . Общими недостатками утилизационных ПТУ являются низкие энергетические характеристики их паротурбинной части вследствие использования в них пара низких параметров. При этом последние ступени паровой турбины работают в условиях еысокой влажности, что вызывает необходимость предусматривать дополнительные мероприятия по влагоудалению и противоэррозионной защите турбины. Указанные недостатки могут быть устранены заменой паровых турбин фреоновыми. Удельная выработка электроэнергии в фреоновом цикле при температурах греющей среды -0°С в среднем в 1,5 раза выше, чем в пароводяном. Высокую эффективность утилизации тепла еыхлоп-ных газов ГПА компрессорной станции подтверждает опыт эксплуатации фреоновой энергетической установки фирмы "Транклайн Гэс" е США. Фреоновая турбина используется в качестве дополнительного привода нагнетателя газа [] . Интенсивные работы по созданию фреоновых турбоагрегатов для различных целей ведутся в настоящее время в США и Японии []. Разработанная при участии Института теплофизики СО АН УССР фреоновая турбоустаноЕка находится в эксплуатации на Паратунской геотермальной электростанции на Камчатке. Установка мощностью 4 кВт проста в обслуживании, надежна в эксплуатации, имеет относительный внутренний КЦЦ ~#. В качестве греющей среды исполь зуетоя геотермальная вода с температурой °С [] . К недостаткам фреоновых турбоустановок следует отнести ограниченную термическую СТОЙКОСТЬ фреОНОЕ и их высокую текучесть, вследствие чего область применения таких установок ограничена. В настоящее время в СССР и за рубежом проводятся работы по созданию энергоустановок о использованием ВЗР на базе гядропаро-вых турбин, использующих в качестве рабочего тепла нагретую под давлением еоду• Вскипая в процессе расширения на первых ступенях гидропаровой турбины, вода превращается в насыщенный пар и затем совершает полезную работу на ее последующих отупенях. КЦЦ гидро-па ровых турбин несколько ниже паровых, однако простота их конструкции, малая металлоемкость, возможность получения дополнительной полезной мощности с помощью воды, нагретой за счет утилизируемых ВЭР, привлекают пристальное внимание последователей. Большой обьем теоретических и экспериментальных работ в облаоти исследований гидропаровых турбин выполнен Г. А.Поповым е Ленинградском политехническом институте им. М.И. Калинина, где созданы лабораторный образец турбины мощностью кВт. Образец в сумме наработал ч с эффективным КЦЦ [] . Следует отметить, что работы по исследованию и особенно по практическому использованию гидропаровых турбин находятоя в оЕоей начальной стадии и еще далеки от их реализации в промышленности. Форсирование мощности Г Д А путем впрыска воды и пара. Одним из путей утилизации БЭР на КС магистральных газопроводов яЕЛяется использование тепла выхлопных газов ГПА для подогрева воды или генерации пара, подаваемых в проточную часть газовой турбины о целью увеличения мощности агрегата в летний период.