Details

Задача повышения эффективности отечественной электроэнергетики является важной для обеспечения устойчивого развития страны. На сегодняшний день наиболее эффективная технология производства электроэнергии в больших объемах основана на применении бинарного парогазового цикла. При этом потенциал к повышению КПД парогазовых энергоблоков остается достаточно высоким. В частности, возможным способом увеличения энергоэффективности может стать сокращение расхода на охлаждение деталей горячего тракта газовой турбины путем перехода с воздушного на паровой теплоноситель. Использование воздуха в качестве хладагента получило широкое применение ввиду возможности его забора из ступеней компрессора, однако теплофизические свойства воздушной среды предопределяют сравнительно большой расход на систему охлаждения и, как следствие, пониженный уровень энергоэффективности газотурбинной установки. Альтернативным решением может стать применение в качестве хладагента водяного пара, забираемого из паровой турбины или котла-утилизатора. Подобный переход приведет к сокращению расхода на охлаждение за счет обеспечения необходимого уровня теплоотдачи при меньших скоростях охлаждающего потока. Цель работы заключается в разработке и исследовании парогазовых энергоустановок с паровым охлаждением газовых турбин и дополнительным циклом на низкокипящем теплоносителе для утилизации низкопотенциальной теплоты уходящих газов. В настоящей работе описана методика пересчета воздушного хладагента на паровой и приведены оценки влияния подобной замены на суммарный расход охлаждающей среды для газотурбинной установки ГТЭ-160. Также на основе математического моделирования установлено, что в тринарном цикле замена воздушной системы охлаждения на паровую приведет к росту КПД нетто в среднем на 1,23% в случае отбора пара из отсека паровой турбины и на 0,53% при генерации пара в отдельном парогенераторе низкого давления.

The task of increasing the efficiency of the domestic electric power industry is important for ensuring the sustainable development of the country. Today, the most efficient technology for producing electricity in large volumes is based on the use of a binary steam-gas cycle. At the same time, the potential for increasing the efficiency of combined-cycle power units remains quite high. In particular, a possible way to increase energy efficiency may be to reduce the consumption for cooling the hot path of a gas turbine by switching from air to steam coolant. The use of air as a coolant has found wide application due to the possibility of its intake from the compressor stages, but the thermophysical properties of the air environment predetermine a relatively high consumption for the cooling system and, as a consequence, a reduced level of energy efficiency of a gas turbine unit. An alternative solution may be to use water vapor taken from a steam turbine or waste heat boiler as a coolant. Such a transition will lead to a reduction in cooling costs due to ensuring the required level of heat transfer at lower cooling flow rates. The objective of the work is to develop and study combined-cycle power plants with steam cooling of gas turbines and an additional cycle on a low-boiling coolant for utilization of low-potential heat of exhaust gases. In this work, a method for recalculating an air coolant to a steam one is described and estimates of the effect of such a replacement on the total consumption of the cooling medium for the GTPP-160 gas turbine unit are given. In addition, based on mathematical modeling, it was found that in a trinary cycle, replacing the air cooling system with a steam one will lead to an increase in net efficiency by an average of 1.23% when extracting steam from the steam turbine compartment and by 0.53% when generating steam in a separate low-pressure steam generator.

Глобальная энергия. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2022 -. — Электрон. журнал. — Периодичность: 4 раза в год. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текст: электронный

Глобальная энергия. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2022 -. Т. 30, № 4, 2024. — 1 файл (17,5 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j25-75.pdf>.