ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОЗДАНИЯ ПГУ-ТЭЦ Первое направление Применение

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОЗДАНИЯ ПГУ-ТЭЦ Первое направление • Применение ПГУ на крупных конденсационных ТЭС: - на конденсационных ТЭС, работающих на газе, наиболее эффективно использовать ПГУ утилизационного типа с большой долей газотурбинной мощности (рис. 6. 1). При этом в котлеутилизаторе обычно топливо не дожигается. Вырабатываемый перегретый пар, как правило, нескольких давлений используется в паротурбинной установке; - дальнейшее повышение КПД ПГУ утилизационного типа возможно путем усовершенствования газотурбинной установки и усложнения схемы парового процесса; - на конденсационных ТЭС, работающих на двух видах топлива – природном газе и угле – возможно применение ПГУ, выполненных с различными технологическими схемами. На рис. 6. 2 и 6. 3 показаны две характерные схемы. Один вариант (рис. 6. 2) предусматривает сброс газов после газовой турбины в топку котла паротурбинной установки. При этом для сжигания угля используется остаточное содержание кислорода в продуктах сгорания после газовой турбины. Второй вариант ПГУ (рис. 6. 3) предполагает частичное вытеснение регенерации и выработку пара среднего давления.

СХЕМА РЕКОНСТРУКЦИИ И МОДЕРНИЗАЦИИ ПАРОТУРБИННОЙ КЭС • Рис. 6. 2. Схема ПГУ со сбросом продуктов сгорания в паровой котел: 1 – регенеративный подогреватель; 2 – деаэратор; 3 – паровой котел

СХЕМА РЕКОНСТРУКЦИИ И МОДЕРНИЗАЦИИ ПАРОТУРБИННОЙ КЭС • Рис. 6. 3. Схема ПГУ с вытеснением регенеративных подогревателей и выработкой пара среднего давления: 1 – паровой котел; 2 – паровой котел; 3 – регенеративный подогреватель; 4 – деаэратор

Оценка эффективности реконструкции конденсационных паротурбинных установок в ПГУ Показатель К-225130 К-330140 Электрическаямощность, МВт Увеличение мощности, % Экономия топлива, % ПГУ с вытеснением регенерации и выработкой пара среднего давления с использованием паровых и газовых турбин К-225130 V 64. 3 К-330240 V 94. 2 302 Паротурбинный блок ПГУ со сбросом продуктов сгорания ГТУ в котел с использованием паровых и газовых турбин 481 302 509 2, 6 7, 1 29 43 29 51 6, 2 4, 9 15, 4 17, 5 12, 4 13, 2 * В числителе – мощность реконструированной турбины в работе в составе паротурбинного блока, в знаменателе – при работе в составе ПГУ. Реконструкция паротурбинных блоков: модернизация проточной части цилиндров высокого, среднего и низкого давлений; изменение конструкции цилиндра высокого давления и ротора среднего давления у турбины К-225 -130; реконструкция системы регулирования; модернизация конденсационного устройства у турбины К-225 -130.

Второе направление • - - использование газовых турбин для создания ПГУ-ТЭЦ. предложены многочисленные варианты технологических схем ПГУ-ТЭЦ, например, теплофикационная ПГУ утилизационного типа для ТЭЦ, работающих на газе: характерным примером крупной ПГУ-ТЭЦ такого типа является Северо-Западная ТЭЦ в г. Санкт-Петербурге. Один блок ПГУ на этой ТЭЦ включает: две газовые турбины V 94. 2 мощностью по 150 МВт производства СП «Интертурбо» , два котла-утилизатора производства Зи. О, паровую турбину Т-159 -7 ЛМЗ; основные показатели блока: электрическая мощность – 450 МВт; тепловая мощность – 407 МВт; удельный расход условного топлива на отпуск электроэнергии – 154, 5 г у. т/(к. Вт·ч); удельный расход условного топлива на отпуск тепла – 40, 6 кг у. т/ГДж; КПД ТЭЦ по отпуску электрической энергии – 79, 6 %; тепловой энергии – 84, 1 % ; ОСОБЕННОСТИ: - - - эффективность теплофикационных ПГУ утилизационного типа не столь однозначно, как конденсационных ПГУ, определяется совершенством газотурбинной и паротурбинной установок. Показатели эффективности ПГУ-ТЭЦ существенно зависят от плотности годового графика тепловой нагрузки и уровня параметров отпускаемого тепла; при техническом перевооружении функционирующих паротурбинных ТЭЦ иногда встречаются трудности с размещением ПГУ. В этих случаях на ТЭЦ вместо отслужившей свой срок паротурбинных установок целесообразно устанавливать теплофикационные ГТУ. КПД по отпуску электрической энергии таких ГТУ-ТЭЦ в теплофикационном режиме достигает 76 – 88 %.

• При этом появляется возможность значительного увеличения электрической мощности ТЭЦ при неизменной тепловой нагрузке. Эта возможность определяется существенной разницей в удельной выработке электроэнергии на тепловом потреблении для паротурбинных, газотурбинных и парогазовых ТЭЦ. • Для характерных типов энергетического оборудования удельная выработка электрической энергии на тепловом потреблении составляет (к. Вт·ч/ГДж): -паротурбинные отопительные ТЭЦ………… 70 – 180; -паротурбинные промышленные ТЭЦ…………………. 50 – 80; -газотурбинные ТЭЦ…………………. . 250 – 430; -парогазовые ТЭЦ……………………. . 350 – 430. • при замене паротурбинных установок на ТЭЦ парогазовыми и газотурбинными можно в процессе технического перевооружения увеличить суммарную электрическую мощность ТЭЦ в 2 – 9 раз при неизменной тепловой нагрузке. • Третье направление Использование газовых турбин для создания ПГУ-ТЭЦ и ГТУ-ТЭЦ малой и средней мощности на базе котельных: - в суммарном отпуске тепла котельные в России занимают первое место и на их долю приходится существенно больше (1, 4 раза) отпущенного тепла, чем от ТЭЦ (см. табл. ). Ежегодно в котельных сжигается более 200 млн т у. т.

Характеристика котельных России Производительность котельной, ГДж/ч Количество котельных, тыс. шт. Установленная тепловая мощность, тыс. ГДж/ч Отпуск теплоты, млн ГДж Расход топлива, млн т у. т Более 400 0, 9 784 1110 44 200 – 400 1, 4 427 587 24 80 – 200 4, 1 578 821 34 Менее 80 182 2090 2606 114 Всего 188, 4 3879 5124 216

• • Представляется целесообразной модернизация действующих котельных, работающих на природном газе, путем сооружения в них ПГУ или ГТУ, т. е. преобразование котельных в ПГУ-ТЭЦ или ГТУ-ТЭЦ. ПГУ-ТЭЦ и ГТУ-ТЭЦ наилучших вариантов, создаваемые на базе котельных, обеспечивают КПД по отпуску электрической энергии в теплофикационном режиме на уровне 76 – 79 %. Показатели теплофикационных ГТУ НПО «Труд» Тип ГТУ Показатель НК-14 НК-40 НК-38 НК-37 -1 8 10 16 25 30 Тепловая мощность утилизационной части, ГДж/ч 34, 9 31, 0 47, 3 76, 3 98, 0 Удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении, к. Вт·ч/ГДж 229 322 339 328 306 Коэффициент полезного действия ГТУ без отпуска тепла, % 32, 0 34, 0 38, 0 36, 4 37, 0 Электрическая мощность, МВт Коэффициент полезного использования тепла топлива 85 – 90 %

Анализ направлений возможного использования комбинированных парогазовых установок в энергетике, позволяет сделать следующие выводы. 1. Одним из важнейших способов повышения эффективности энергетических установок по производству тепловой энергии является широкое использование на ТЭС и в котельных ПГУ и ГТУ. Это связано, прежде всего, с высокой долей газа в топливном балансе электростанций и котельных в ряде регионов страны, а также с прогрессом в развитии ПГУ и ГТУ в последнее десятилетие. 2. Наиболее эффективными направлениями использования ПГУ и ГТУ в энергетике являются: • сооружение новых и расширение действующих ТЭЦ с установкой теплофикационных ПГУ утилизационного типа; • модернизация действующих ТЭЦ с заменой паротурбинной установки на ПГУ утилизационного типа; • преобразование котельных, прежде всего промышленных, в ТЭЦ с установкой в них ПГУ утилизационного типа. • В некоторых случаях могут оказаться эффективными модернизация действующих ТЭЦ с заменой паротурбинной установки на ГТУ и преобразование действующих котельных в ГТУ-ТЭЦ. 3. Следует уточнять планы использования ПГУ и ГТУ по регионам страны, а также разрабатываемые типы ПГУ и ГТУ.

Основные показатели перспективных энергетических ГТУ и ПГУ Величина 'Сименс' "Вестингауз" "Дженерал Электрик" "АББ" У 64. 3 А У 84. 3 А У 94. 3 А 501 G 7 G 9 G 7 Р 9 Р G Т 24 G Т 26 70 170 240 230 240 282 - - 165 240 Частота вращения вала, об/мин 5400 3600 3000 3600 3000 Год поставки головной ГТУ 1997 1996 1997 - - - 1997 1995 1997 Температура газов перед турбиной, °С 1310 1430 1430 - - Температура газов за турбиной, °С 565 562 593 - - - 593 610 608 Степень сжатия 16. 6 19. 2 23 23 30 30 Расход газов за турбиной, кг/с 194 454 640 545 558 685 376 542 Коэффициент полезного действия, % 36. 8 38 38 38. 5 39. 5 - - 37. 5 37. 8 Мощность ПГУ, МВт 103 254 359 345 350 420 400 480 251 365 Мощность паровой турбины, МВт 33 84 119 120 110 138 - - 86 125 КПД (брутто), % 55 58 58. 1 55, 8 58 58 60 60 58 58 длина 5. 5 8. 3 10. 0 10. 7 - - 10. 5 12. 3 ширина 3. 0 4. 5 5. 5 4. 6 - - '4. 1 5. 0 высота 2. 7 4. 1 5. 0 ' 5. 1 - - • - - 4. 6 5. 6 Масса ГТУ 53 180 310 250 - - 197 335 Мощность 1 ТУ, МВт Размеры ГТУ, м