ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Использование тепла выпускных газов для охлаждения воздуха и подвод воды и пара в ГПА из "Повышение эффективности использования газа на компрессорных станциях" Существенное улучшение характеристики ГПА при повышенных температурах атмосферного воздуха может быть достигнуто путем сочетания ГПА с холодильной установкой. Тепло выпускных газов ГПА в этом случае используется для работы холодильной установки, которая охлаждает воздух на входе в компрессор (рис. 4). Анализ работы такой установки дан М. М. Нагибом [21]. [c.31] Охлаждение воздуха с помощью абсорбционной холодильной установки позволяет повысить термический к. п. д. цикла ГТУ, например, при степени сжатия в осевом компрессоре Як = = 7 в среднем на 7—9 % независимо от наличия или отсутствия регенеративного подогрева воздуха. Применение охлаждения приводит также к смещению максимума к.п.д. цикла в сторону более высоких степеней сжатия. Так, при отсутствии регенерации ГТУ с максимальным отношением температур а = 2,5 (отношение температур перед турбиной к температуре перед компрессором г з) максимум к.п.д. г]г = 18,7% при Як = 5,3, в случае охлаждения воздуха — = 26,7 при Як = 7,5. [c.31] Аналогичное явление наблюдается и в циклах ГТУ, работающих с регенеративным подогревом воздуха. Например, если регенерация равна 0,75 и а = 3,5, охлаждение воздуха позволяет достичь максимума = 43,5 % при Як = 5,5 вместо тli = 36% при Лк = 4,5 без охлаждения. [c.34] Кроме того, комбинированный цикл позволяет использовать регенеративный подогрев воздуха при более высоких, чем в обычных циклах, степенях сжатия без снижения термического к.п.д. [c.34] Из термодинамики известно, что предел использования регенерации зависит от степени сжатия Лк и относительной температуры цикла а. Этот предел достигается в тех случаях, когда температура продуктов сгорания на выходе из газовой турбины равна температуре воздуха на выходе из компрессора. [c.34] Абсорбционная холодильная установка, охлаждая воздух на входе в компрессор, способствует также снижению его температуры на выходе из компрессора и тем самым позволяет увеличить предельную степень сжатия. Относительно низкий холодильный коэффициент абсорбционной холодильной установки, как отмечает М. М. Нагиб [21], компенсируется достаточным количеством тепла выпускных газов. Использование рассматриваемых установок на КС в настоящее время затруднено отсутствием абсорбционных холодильных установок, рассчитанных на работу с выпускными газами ГТУ. Окончательный вывод о целесообразности применения рассмотренных комбинированных установок на КС магистральных газопроводов может быть сделан после детального изучения. [c.34] Основной эффект от впрыска воды в камеру сгорания ГТУ проявляется, как уже отмечалось, в повышении мощности двигателя. [c.35] Как показывают расчеты и опыты, 1 % впрыскиваемой воды (0в/0г=1%) при температуре газов перед турбиной 500 °С повышает мощность установки АА//Л/ о на 7,6%, при температуре 625 °С на 6,4% и при 700°С —на 4—5% (рис. 5). [c.35] Таким образом, для повышения мощности впрыск воды в камеры сгорания ГТУ наиболее эффективен при умеренных начальных температурах цикла. [c.35] Несколько иначе влияет впрыск воды на к.п. д. ГТУ. По данным испытаний НЗЛ (см. рис. 5), расход топлива в процессе испытаний увеличивался в большей степени, чем возрастала мощность двигателя. Соответственно к.п.д. установки при впрыске воды уменьшался. Одна из причин такого явления заключается в том, что основное количество тепла, подведенного в камеру сгорания для испарения впрыскиваемой влаги, в установке не используется. Это тепло теряется с выпускными газами. Использование тепла выпускных газов ГТУ для подогрева впрыскиваемой воды в специальных УК позволит несколько повысить к.п.д. установки. Однако все же он будет оставаться ниже к. п. д. собственно ГТУ. [c.35] С применением впрыска воды в газовоздушный тракт ГТУ возникает проблема отложения солей в проточной части двигателя, если впрыскиваемая вода не является дистиллятом. Проводимые до сих пор эксперименты были кратковременными, а для практических выводов необходим длительный эксплуатационный опыт. Наличие в воде вредных примесей требует специальной подготовки и добавки присадок, нейтрализующих их действие. [c.36] Среди различных схем, предусматривающих работу ГТУ на смеси продуктов сгорания с водяным паром, наибольший интерес представляют схемы с регенерацией впрыскиваемого пара за счет тепла выпускных газов ГТУ. С точки зрения термодинамики такие схемы более современны, а по характеристикам переменных режимов, показателям капитальных вложений и предельной мощности они превосходят схемы с впрыском воды в ГТУ. Важно отметить, что оптимальные степени повышения давления в рассматриваемых схемах близки к величинам, характерным для ГТУ, эксплуатируемым в настоящее время на КС магистральных газопроводов, поэтому такие схемы позволяют использовать стандартное оборудование, выпускаемое отечественной промышленностью. [c.36] Следует также отметить, что из-за повышения удельной работы 1 кг парогазовой смеси при впрыске в ГТУ пара, температура которого ниже температуры газа перед турбиной, можно уменьшить максимальную температуру цикла без снижения мощности и тем самым увеличить ресурс двигателя. Так, в обычной ГТУ, рассчитанной на максимальную температуру 850 °С, при Лк = 6 ввод пара (11,7 % от полного расхода продуктов сгорания через установку) снижает максимальную температуру рабочего тела до 670°С и повышает к.п.д, с 22 (без подвода пара) до 30,5 %. [c.36] Большое преимущество ГТУ, использующих впрыск пара,— широкий диапазон рабочих нагрузок, который обеспечивается различным количеством подводимого пара. Поэтому ряд исследователей предлагают использовать это преимущество при работе ГТУ в пиковых нагрузках. [c.36] Устойчивая работа камеры сгорания газовой турбины ГПА типа ГТ-6-750 с высокой полнотой сгорания наблюдается при добавках 6—10 % пара с температурой 140—232 °С. Дальнейшее увеличение подачи пара снижает температуру факела. [c.37] Ленинградский политехнический институт совместно с Киев-энерго провел исследования работы модели камеры сгорания ГТУ типа ГТ-25-700-1 при впрыске пара. Массовая доля пара изменялась от О до 20%. В результате исследований было выявлено, что с увеличением массовой доли пара в цикловом воздухе полнота сгорания топлива уменьшается. Температура стенок камеры сгорания при подаче пара резко падает, несмотря на увеличение тепловой нагрузки. Вероятная причина такого явления заключается в снижении температуры горения в активной зоне и наличии в паре капельной влаги. С точки зрения условий обеспечения высокой полноты сгорания природного газа во всех режимах предельной массовой долей пара следует считать, очевидно, 5—7 %. Устойчивость процесса горения в этом случае будет достаточной. [c.37] Результаты проведенных экспериментов позволяют надеяться на возможность нормальной работы камер сгорания отечественных ГТУ при подаче таких количеств пара, которые могут вырабатываться в УК. [c.37] Впрыск пара в проточную часть газовой турбины ГТУ для увеличения мощности последней широко используется некоторыми зарубежными фирмами. Так, у фирмы Дженерал Электрик при эксплуатации этих установок с 1975 г. в процессе работы ГТУ с впрыском пара при правильно организованном его подводе не наблюдалось каких-либо неполадок или срывов пламени в камерах сгорания. [c.37] Для более полного использования преимуществ, связанных с впрыском пара в ГТУ, фирмой Вестингауз спроектирована парогазовая установка мощностью 200 МВт с подачей газа в утилизационный котел, из которого весь пар направляется в камеру сгорания газового двигателя. [c.38] Ленинградским политехническим институтом им, М. И. Калинина разработана схема подобной установки, предусматривающая сочетание газотурбинной установки ГТ-25-700-1 с утилизационным котлом. Продукты сгорания в этой установке, предварительно охлажденные в регенераторе, направляются в УК для генерации пара, впрыскиваемого в воздушный тракт после регенератора. [c.38] Вернуться к основной статье