Розробка та дослідження ГПТУ "Водолій" з граничною можливою утилізацією теплоти відпрацювавших газів та повного її використання на виробництво механічної енергії

Abstract

Об’єкт дослідження – газопаротурбінна технологія „Водолій” та розроблені зміни в її тепловій схемі, що забезпечують енергозберігаюче і екологічно чисте виробництво електричної, механічної та теплової енергії. Мета роботи – розробка і дослідження методів подальшого підвищення термодинамічної ефективності газопаротурбінної технології „Водолій” в умовах роботи на компресорних станціях магістрального газопроводу. Для цього розроблено і проаналізовано способи гранично можливої утилізації теплоти відпрацьованих газів з утворенням надлишкової насиченої води і використанням її в якості додаткового робочого тіла в циклі енергоустановки в наступних напрямках: - для генерації пари з надлишкової насиченої води в розширювачах і подачі її в проточну частину компресорного тракту; - для проміжного охолодження стискуємого повітря шляхом подачі надлишкової насиченої води на вхід компресора високого тиску; - для зволоження та нагрівання паливного газу надлишковою насиченою водою на вході в камеру згоряння; - для регулювання потужності енергоустановки при підвищенні температури навколишнього середовища зволоженням перегрітої пари, що надходить з котла-утилізатору в камеру згоряння, надлишковою насиченою водою; - для зволоження і охолодження надлишковою насиченою водою повітря, що відбирається за компресорами і спрямовується на охолодження турбін. Одночасно при цьому розроблено і досліджено комбіноване (спільне) застосування в газотранспортній мережі газотурбінного і газопаротурбінного приводів з граничною утилізацією теплоти відпрацьованих газів і виробництво за її рахунок електричної енергії. Зокрема компресорна станція з газотурбінним приводом загальною механічною потужністю 48 000 кВт в комбінованому режимі роботи з ГПТУ „Водолій” здатна ще й виробляти біля 55070 кВт електричної енергії з електричним ККД 56,5%. Для всіх способів використання надлишкової насиченої води в циклі розроблено теплові схеми газопаротурбінної технології „Водолій” і методики розрахунку, котрі реалізовані з використанням комп’ютерних програм, які показали, що всі вони збільшують потужність і ефективний ККД газопаротурбінної установки при незмінних її інших параметрах, зокрема початкової температури циклу, ступені стиснення повітря в компресорах і т.ін.