Исследование и совершенствование режимов эксплуатации ПГУ-325 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.14, кандидат технических наук Будаков, Игорь Владимирович

• Будаков, Игорь Владимирович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Будаков, Игорь Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПГУ - 325 НА БАЗЕ ГТЭ-110. 5 ОБЗОР ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ ПО ОБЪЕКТУ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 .Назначение «Ивановских ПГУ», характеристики

1.2. Анализ проделанных работ, перспектива использования ГТЭ

1.3. Обзор проблем выявленных в период освоения блока ПГУ-325 25 Выводы по главе I - постановка задачи

Глава П. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОМПЛЕКСНОГО РАСЧЕТА ДЛЯ АНАЛИЗА РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПГУ

2.1. Анализ методик теплового расчета ПГУ на переменный режим

2.2. Особенности методики расчета режимов работы двухконтурных 39 ПГУ утилизационного типа

2.3. Разработка методики и алгоритма комплексного расчета режимов 40 работы ПГУ

Выводы по главе II

Глава П1. ИССЛЕДОВАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ГТЭ-110 И РЕЖИМОВ ЕЁ РАБОТЫ

3.1. Исследование влияния температуры наружного воздуха на 78 надежность и маневренность работы ГТЭ

3.2. Режимные факторы, влияющие на надежность и экономичность 80 ГТЭ

3.3. Анализ работы АОС, влияние её включения на экономичность и маневренность ГТЭ

3.4. Анализ существующей системы воздушного охлаждения внутренних 103 поверхностей ГТЭ

3.5. Расчетное исследование влияния температуры охлаждающего 107 воздуха проточной части на работу ГТЭ

Выводы по Ш главе

Глава IV ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧНОСТИ И МАНЕВРЕННОСТИ

4.1. Исследование влияния температуры наружного воздуха на экономичность и маневренность работы ПГУ

4.2. Расчетное исследование изменения мощности ПГУ-325 при 114 различных значениях температуры воздуха на охлаждение проточной части ГТЭ

4.3. Исследование факторов влияющих на диапазон регулирования 118 мощности ПГУ-325.

4.4 Исследование аэрации главного корпуса ПГУ-325, влияние на эффективность охлаждения теплового укрытия Выводы по IV главе

ГлаваУ. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯРАЗРАБОТАННЫХНАУЧНО- 143 ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙДЛЯ ПГУ-325 НА ПОКАЗАТЕЛИ МАНЕВРЕННОСТИ И ЭКОНОМИЧНОСТИ

5.1. Технологическая схема утилизации низкопотенциального тепла 145 воздуха теплового укрытия ГТД-110, альтернатива АОС.

5.2. Совершенствование технологической схемы ВЗТ, влияние на 146 маневренность ГТЭ-110 и ПГУ

5.3. Рекомендации по снижениютепловых потерь в окружающую среду

5.4. Совершенствование тепловой схемы охлаждения элементов 155 проточной части ГТД

5.5. Технологическая схема подачи уходящих газов в ВЗТ с целью 157 снижения образования оксидов азота. Влияние 10% содержания уходящих газов в воздухе перед компрессором на работу ГТД

5.6. Экономический эффект в результате внедрения технических 161 решений

Выводы по V главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и совершенствование режимов эксплуатации ПГУ-325»

Наибольшие термодинамические и экономические выгоды обеспечиваются при объединении газотурбинного и парогазового циклов. При характерных для ГТУ высокой температуре подвода тепла и низкой, близкой к температуре окружающей среды, температуре отвода тепла в конденсаторе паротурбинных установок, отношение температуры горячего и холодного источников тепла в комбинированном цикле и его КПД увеличиваются [1].

Создание современных отечественных газовых турбин (ГТ) и на их основе парогазовых установок (ПГУ) является важнейшей государственной задачей. «Энергетической стратегией России на период до 2030 г.» и «Программой модернизации электроэнергетики Российской Федерации на период до 2030 г.» поставлены масштабные задачи по модернизации и вводу новых генерирующих мощностей, в том числе на базе газотурбинных технологий.

В настоящее время, несоответствие ПГУ-325 требованиям «Системного оператора ЕЭС» в вопросе обеспечения регулировочного диапазона мощности и низкая надежность газовой турбины значительно снизило спрос на ГТЭ-110.

Обеспечение российского топливно-энергетического комплекса высокоэффективными отечественными технологиями и инновационным оборудованием является предметом энергетической безопасности страны. В этой связи тема диссертационной работы «Исследование и совершенствование режимов эксплуатации ПГУ- 325» является актуальной.

Цель работы заключается в повышении экономичности, маневренности и надежности ПГУ -325 на базе российского оборудования. Для достижения намеченной цели поставлены задачи направленные на совершенствование алгоритма и методики теплового расчета энергоблока ПГУ-325, оптимизации схемных решений, совершенствование режимов эксплуатации технологических и тепловых схем и расширения диапазона регулирования активной мощности энергоблока ПГУ-325.

В первой главе представлено описание объекта исследования, сделан обзор литературы по объекту исследования за последние 10 лет, выполнен анализ проделанных работ и подведены итоги освоения ГТЭ-110, на основании чего сформулированы задачи, которые решаются в диссертационной работе.

Во второй главе проведен обзор существующих методик теплового расчета ПГУ, представлен усовершенствованный метод расчета ПГУ.

В главе 3 проведено исследование влияния температуры наружного воздуха на экономичность работы и маневренность ГТЭ-110.0бозначены режимные факторы влияющие на надежность и маневренность ГТЭ-110.

В главе 4 исследовано влияние климатических условий на режимы работы ПГУ-325, где характерным отличием работы ГТЭ-110 является регулирование температуры выхлопных газов на всех режимах работы газовой турбины (t* = const, аВнд = var).

Глава 5 посвящена оценке разработанных научно-технических решений для ПГУ-325 на показатели маневренности и экономичности.

В заключении приводятся результаты диссертационных исследований, разработанных научно-технических рекомендаций и решений.

К научной новизне работы относится совершенствование методики комплексного расчета тепловой схемы, решение задачи по расширению диапазона регулирования мощности ГТЭ-110, ПГУ-325.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что её результаты позволяют дать рекомендации по повышению надежности, экономичности, маневренности работы энергоблока ПГУ-325.

Заключение диссертации по теме «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты», Будаков, Игорь Владимирович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ - ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В результате диссертационных исследований:

1. Разработаны предложения, научно-технические решения повышающие надежность, экономичность, маневренность ПГУ-325.

2. Разработана методика и алгоритм расчета тепловой схемы отечественной ПГУ-325 на переменных режимах работы. Метод расчета позволяет получать данные численных экспериментов близкими по значениям с натурными.

3. Даны рекомендации по созданию новых схем ВЗТ энергетических ГТУ. Совершенствование режима эксплуатации воздухозаборного тракта позволит увеличить КПД ГТЭ-110 более чем на 2,5%.

4. Исследован режим работы системы охлаждения ГТЭ-110. Даны рекомендации по изменению тепловой схемы в части дополнения её узлом регулирования температуры охлаждающего воздуха. Данное решение позволит незначительно увеличить КПД ГТЭ -110 (0,151%), однако существенно повысить надежность работы двигателя и улучшить условия работы металла проточной части газовой турбины и жаровых труб.

5. Усовершенствована методика расчета образования конденсата в воздухе перед компрессором ГТ и в уходящих газах за котлом утилизатором.

6. Изучены режимы работы хвостовых поверхностей КУ, условия образования точки росы. Определена зависимость образования точки росы от режима работы ГТЭ-110 (по коэффициенту избытка воздуха). Рекомендовано изменение режима работы ГПК, что позволит увеличить КПД КУ на 3,7% и снизить удельный расход условного топлива на 14,7 г у.т./кВт.

7. Проведен анализ тепловой схемы К-110-6,5. Даны рекомендации по утилизации пара и воды, сбрасываемых из сепаратора паровой турбины в конденсатор. Решение позволяет сократить потери в окружающую среду до 7,2 МВт тепла и поднять мощность паровой турбины на 2,1 МВт.

Решение задачи комплексного совершенствования тепломеханического оборудования ПГУ-325, позволит сократить затраты на собственные нужды, повысить эффективность использования топлива путем дополнительной выработки тепловой и электрической энергии, а так же улучшить маневренность энергоблока при участии в первичном регулировании частоты сети.

Анализ и исследование совместной работы газотурбинной и паротурбинной ПГУ утилизационного типа в различных режимах ее работы позволяет достичь увеличения эффективности использования теплотворной способности топлива. Для анализа эффективности применения нескольких технических решений, а также выбора наиболее оптимального для тех или иных условий требуется инструмент - модель. Математическая модель блока - тренажер, разработанный на базе методики комплексного расчета ПГУ, а не «поузловая» методика определения экономически выгодного и технологически надежного режима работы отдельного оборудования, которая практикуется в области наладки оборудования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Будаков, Игорь Владимирович, 2012 год

1. Газотурбинные и парогазовые установки в России/ Ольховский Г.Г. / Теплоэнергетика №1 1999 с.2-9.

2. Новый газотурбинный двигатель мощностью 110 МВт для стационарных энергетических установок/ Романов В.И., Рудометов С.В, Жирицкий О.Г. и др./ Теплоэнергетика №9 1992 с.15-21.

3. Результаты анализа различных вариантов тепловой схемы одновальной ПГУ-170 Гольдштйн А.Д., Комисарчик Т.Н., Корсов Ю.Г. и др./ Теплоэнергетика №6 2003 с.49-54.

4. Первый отечественный одновальный парогазовый энергоблок ПГУ-170/ Фаворский О.Н., Длугосельский В.И., Земцов A.C. и др./ Теплоэнергетика №5 2001с.2-7.

5. Утилизационные котельные установки для ГПА-110 Ю. Петров, А. Чуканов, А. Зелинский ОАО «Инжиниринговая компания «ЗиОМАР»/ Газотурбинные технологии 2003 №6

6. Паровые турбины JIM3 для утилизационных парогазовых установок/ Гудков H.H., Неженцев Ю.Н., Гаев В.Д./ Теплоэнергетика №1 1995с.2-7.

7. Сравнение паросилового блока Т-265 и энергоблока с двумя ПГУ-170Т/И. Долинин, А. Иванов/ Газотурбинные технологии 2001 №3, с8-13

8. Перспективы использования ГТЭ-110 в тепловой энергетике Г. Ольховский, П. Березинец -Всероссийский теплотехнический институте. 14- 19/Газотурбинные технологии 2000 №6

9. Результаты испытаний ГТЭ-110 на стенде Ивановской ГТЭС на жидком топливе/ Романов В.В., Филоненко A.A., Межибовский В.М. и др./ Теплоэнергетика №9 2002 с. 36-39.

10. Исследование тепловых характеристик газотурбинной установки ГТЭ-110/ Агеев A.B. Гутник М.Н., Малахов C.B., и др./ Теплоэнергетика №11 2004 с.2-8.

11. ГТД-110 от проекта к реальности В.Романов - НПП "Машпроект", В.Межибовский Газотурбинные технологии №6 2000г. С.8-12

12. Большое будущее большого проекта Г. Телегин, Н. Попов Газотурбинные технологии №6 2000г. С. 20-22.

13. Особенности проектирования выхлопного патрубка ГТД-110/ С. Вершковский, Б. Исаков,

14. B. Стародубец, В. Федан/ Газотурбинные технологии №3 2002г. С.

15. ГТЭ-110: решение проблем большой энергетики России В. Романов, О. Брынднн, А. Ливинский. Газотурбинные технологии №5 2003г.С .

16. Воздухозаборные тракты для газотурбинных энергетических установок большой мощности/ Л.А. Хоменок, В.Е. Михайлов, В.В. Шерапов, и др./ Газотурбинные технологии №9 2007г. С.

17. ISO 3977-2:1997. Газовые турбины. Нормальные условия и номинальные характеристики.1. C.8.

18. О некоторых итогах эксплуатации современных отечественных ПГУ/ Карачев А.И., Рабенко B.C., Будаков И.В./ Надежность и безопасность энергетики. № 2. 2008. С. 19

19. Особенности работы бинарной парогазовой установки при низких температурах наружного воздуха/ Рабенко B.C., Будаков И.В., Белоусов П.П./ Повышение эффективности работы энергосистем: Тр. ИГЭУ. Вып.ГХ М.: Энергоатомиздат, 2009.-572с. С.56 67.

20. Описание режимов работы энергоблока. Ивановская ГРЭС. АСУ ТП ПГУ-325, блок №1. -ЗАО «Интеравтоматика», ОАО «ВТИ», 2006. С. 59

21. В7110Т-02РР. Изделие ГТГ-110. Расчет режима номинальной мощности и статические характеристики ГТГ-110, уточненный. НПО«Машпроект». 1991.-52 с.

22. Совет рынка.сайт. URL: http://www.np-sr.ru/norem/marketregulation/ joining/marketnorem/ (дата обращения 16.09.10)

23. Администратор торговой системы http://www.atsenergo.ru/ (дата обращения 09.09.10)

24. Приказ СР-05/09-109 01-05/09-215-0 по ОАО «АТС», НП «Совет рынка» от 15.10.2009. Москва.

25. Расчеты минимальных нагрузок энергоблока ПГУ-325, ВТИ, Комсомольск,2010, с.44.

26. И.Н. Денисов, A.B. Зюбанов. «К анализу табличных данных проспектов ГТУ методом термодинамического расчета» Газотурбинные технологии №8 2008 г. с.40 - 42.

27. Трухний А.Д., Петрунин С.П. «Расчет тепловых схем парогазовых установок утилизационного типа». МЭИ, 2001. 24 с.

28. Расчет структурной схемы ПГУ с газификацией угля. Методические указания к расчетно-графическому заданию. Новосибирск 1997 - 19с.

29. Сорока Я.Х. «Теория и проектирование судовых газотурбинных двигателей» Ленинград, Судостроение 1982. 112 с.

30. Расчет показателей тепловых схем и элементов газотурбинных и парогазовых установок электростанций / С. В. Цанев, В.Д. Буров и др. М.: Изд-во МЭИ, 2000. с.72.

31. Методика определения энергетических показателей ПГУ ТЭС с параллельной схемой /

32. B.Д. Буров, СВ. Цанев, М.А. Соколова и др.// Изв. РАН. Энергетика. 2001. - №2.-С. 113120.

33. Газотурбинная энергетическая установка ГТЭ-110 для ПГУ-325. Руководство по эксплуатации. Ч. 1, 2 Описание и работа (097108000 РЭ). НПК «Зоря»-«Машпроект», -2004.

34. Котел-утилизатор паровой Е-155/35-7,2/0,7-501/231 (П-88) для ПГУ-325 ОАО «Ивановские ПГУ». Инструкция по эксплуатации. ОАО "Испытательный стенд Ивановской ГРЭС", г. Комсомольск. ОАО «Ивановские ПГУ». 2005. 36 с

35. Рабенко B.C., Будаков И.В., Алексеев М.А. Тепловой расчет двухконтурной парогазовой установки утилизационного типа: Учеб. пособие/ Иван. гос. энерг. ун-т. Иваново, 2008. -310 с.

36. Показатели переменных режимов бинарной парогазовой установки. Новые подходы к расчету показателей/ Будаков И.В., Неуймин В.М. Надежность и безопасность энергетики. № 4 2011. С. 46-53.

37. НТП-ГТ-2000. Нормы технологического проектирования электростанций с ГТ и ПТУ. М., РАО «ЕЭС России». 2000 94 с.

38. СО 34.30.741-96. Технические требования к маневренности энергетических парогазовых установок блочных тепловых электростанций. АО «ВТИ», АО «Фирма ОРГРЭС», - 1995.1. C.11

39. Л.В.Арсеньев, В.Г.Тырышкин, И.А. Богов и др. Стационарные газотурбинные установки. Справочник. Ленинград «Машиностроение» Ленинградское отделение 1989.-537с.

40. Касилов В.Ф. Справочное пособие по гидрогазодинамике для теплоэнергетиков. М.: Издательство МЭИ, 2000. - 272 с.43