Анализ эффективности различных схем пгу

Объект исследования: парогазовые установки различных схем.

Результаты, полученные авторами: рассмотрены различные схемы ПГУ, определены их достоинства и недостатки.

Парогазовые установки – основное направление при создании новых генерирующих мощностей. Сегодня в мире в эксплуатации находится свыше 300 ПГУ. Технико-экономические показатели современных ГТУ и ПГУ на их основе достаточно высоки: КПД ГТУ мощностью 265-310 МВт достигает 38-39%, а КПД ПГУ на их основе – 58-60%.

В одновальной ПГУ турбогенератор, ГТУ и паровая турбина располагаются на одном валу. Когда паровая турбина приводит во вращение отдельный турбогенератор, ПГУ называется многовальной (число ГТУ в ней может быть равно: «1+1»; «2+1»; реже «3+1» и «4+1»). Вариант «1+1» может выполняться в многовальном и одновальном исполнении. На рис.1 представлены два варианта одновальной ПГУ, на рис. 2 – вариант «1+1» в двухвальном исполнении.

Рис.1. Структурная схема одновальной ГТУ:

а – с расцепной муфтой; б – без расцепной муфты

Одновальные ПГУ с расцепной муфты: – основные преимущества:

- возможность простого и быстрого пуска без использования вспомогательного котла для пуска; - уменьшается мощность пускового устройства; - допускается возможность автономной работы ПГУ; – недостатки: - увеличение глубины и длины машзала; - увеличение длины критических паропроводов (ниток промперегрева); - усложнение работы валопровода на скручивание; - усложнение установки турбогенератора; - увеличение капзатрат и расходов на ремонты и обслуживание (главная проблема при ремонте – выемка ротора турбогенератора); - снижение коэффициента готовности ПГУ.

Для одновальных ПГУ без расцепной муфты главная проблема обслуживания – разворот длинного массивного валопровода при пуске, необходимо использование дополнительной котельной.

Преимуществом одновальной ПГУ является возможность использования одного турбогенератора, одного трансформатора и одной связанной с ними электрической системы вместо двух.

Рис.2. Принципиальная схема двухвальной ПГУ:

1 – пароперегреватель; 2 – испаритель; 3 – экономайзер;

4 – барабан; 5 – опускные трубы; 6 – испарительные трубы

Многовальные ПГУ с одной паровой турбиной большой мощности позволяют применять более экономичный паровой цикл с повышенным давлением острого пара. Увеличение мощности даёт экономию на паровой турбине, конденсаторе и связанном с ним оборудовании (вакуумные насосы, конденсатные насосы и др.). Многовальные ПГУ более гибки. Они не нуждаются в стороннем источнике пара для вращения и охлаждения паровой турбины при пуске ГТУ.

ПГУ по схеме «2+1» состоит из двух полублоков (в каждом газовая турбина с котлом-утилизатором) и одной паровой турбины с конденсатором. Такое решение обеспечивает большую гибкость в работе: если потребность в электроэнергии невелика, то один полублок можно отключить, второй полублок в это время будет работать на полную мощность, обеспечивая высокую эффективность ПГУ.

Материал поступил в редколлегию 2.05.2017.

УДК 621.432.9

М.А. Новиков

Научный руководитель: профессор кафедры «Тепловые двигатели», д.т.н. А.А.Обозов

 novikovmax14@yandex.ru