УДК 620.97

Повышение эффективности энергоустановок путем утилизации теплоты

отработавших газов

ФГБОУ ВО СПбГАУ

Профессор, д.т.н. Салова Т.Ю

Магистрант Махмутзянов Д.М

Санкт-Петербург, Россия

Основным перспективным направлением ресурсосбережения является

утилизация сбросных энергопотоков и в первую очередь тепла уходящих после

ГТУ газов.

На современном этапе развития газо- и паротурбинных энергоустановок

пристальное

внимание

уделяется

внедрению

энергосберегающих

технологий, повышению эффективности преобразования химической энергии

ископаемых энергетических ресурсов в электрическую энергию и теплоту. Для

повышения

эффективности

парогазовой

энергоустановки

необходимо

повышать КПД паровой и газовой части. В паротурбинных электростанциях

с целью повышения экономичности

увеличивают

параметры

пара

до

сверхкритических

значений.

Электрический КПД

ПТУ

при

параметрах

пара:

давлении 37,5МПа,

температуре 1200°С,

регенеративном подогреве

питательной воды и большом количестве промотборов, составляет 51%. Таким

образом, в настоящее время тепловая экономичность паротурбинных блоков

приближается к своему пределу[1].

Основные достижения в повышении эффективности ГТУ связаны с

неуклонным увеличением температуры газа перед турбиной, реализуемым за

счет применения новых жаропрочных

сплавов,

совершенствования систем

охлаждения турбин, а также с сопутствующим

ему

увеличением

степени

повышения

давления

в

компрессоре.

Однако

даже

самые

современные

из

существующих

и

разрабатываемых

ГТУ

не

могут

конкурировать

по

эффективности с комбинированными ПГУ [2].

В настоящее время промышленный диалог развивается вокруг двух

возможных

принципиально

отличающихся

схем

теплоэнергетических

установок. Это установки ПГУ бинарного цикла, у которых верхний цикл

ГТУ с продуктами сгорания в качестве рабочего тела, а нижний – паровая

турбина, пар для которой производится в парогенераторе за счет использования

тепла уходящих газов из газотурбинной части установки. Естественно,

что

нижний цикл содержит всю необходимую атрибутику паросиловой установки

– конденсатор, градирни или пруды - охладители, что в общем-то заметно

повышает затраты на бинарную ГТУ.

Второй тип возможных установок с регенерацией тепла, покидающего

ГТУ с выхлопными газами, это так называемый цикл со смешением или STIG

(СТИГ)

– Steam Injection Gas Turbine. Устанавливаемый на выходе из ГТУ

парогенератор в виде котла-утилизатора генерирует пар низкого и высокого

давления, подаваемый впоследствии на охлаждение турбины и на впрыск в

камеру сгорания соответственно. При сохранении габаритов проточной части

впрыск пара позволяет

на 15-25%

снизить

расход

сжатого воздуха на

охлаждение, повысить расход рабочего тела и его энтальпию, что приводит к

существенному – до 2 раз увеличению полезной работы [3].

Одним

из

рациональных

направлений

использования вторичных

энергоресурсов

является применение систем утилизации теплоты, в которые

входят котлы-утилизаторы (КУ). Котёл-утилизатор— устройство, передающее

теплоту отходящих газов дизелей или газотурбинных установок, сушильных

барабанов, вращающихся и туннельных печей другому теплоносителю.

Применение котлов утилизаторов существенно повышает эффективность

работы оборудования. Котлы утилизаторы позволяют получать: горячую воду -

применяются

на

объектах,

испытывающих

потребность

в

горячей

воде

и

позволяют оптимизировать затраты на тепло, используя на полезные нужды

тепло

уходящих

выхлопных

газов

котельных

или

газопоршневых

электростанций;

пар

-

применяются

на

объектах,

использующих

большое

количество пара для технологических нужд. К преимуществам паровых котлов-

утилизаторов

относится

уменьшение

отвода

тепла

в

атмосферу

и

более

эффективное использование топлива[4].

Цель

работы

заключается

в

научно-техническом

обосновании

применения

теплоутилизационных

технологий

для

повышения

эффективности энергоустановок ТЭЦ и газоперекачивающих компрессорных

станций (ГКС). Анализ полученных расчетных и эксплуатационных данных

позволит определить наиболее оптимальный и экономичный режим работы

ПГУ.

Термогазодинамические

расчеты

действующих

ГТУ

и

ПГУ

с

учетом

внедрения

исследуемых

методов

повышения

эффективности

позволят

проследить

технико-экономическую

целесообразность

применения

предложенных методов.

Список использованных источников

1.

Свен,

Кьяер.

Опыт

проектирования

и

эксплуатации

энергоблоков

на

сверхкритические

параметры

в

Дании [Текст] /

Свен, Кьяер // Перспективы

энергетики. – 2002. -Т. 6. - C.241-251.

2.

Цанев,

С.В.

Газотурбинные

и

парогазовые

установки

тепловых

электростанций.

[Текст] / С.В. Цанев, В.Д. Буров, А.Н. Ремезов – М.: Издательство МЭИ, 2002. – 584 с.

3.

Полежаев, Ю.В. Парогазотурбинные энергоустановки [Текст] / Ю. В. Полежаев //

Препринт №2 – 434. М.: ОИВТ РАН, 1999. – С. 57.

4.

Разуваев

А.

В.,

Кудашева

И.

О.,

Костин

Д.

А.

Системы

утилизации

теплоты

энергоустановок как способ энергосбережения // Молодой ученый. — 2015. — №23.1.

— С. 6-9.