Обоснование целесообразности создания газопаровой установки с впрыском пара в камеру сгорания.
Введение
Энергетика является технической основой социально-экономического развития страны. Очевидно, что экономический рост должен сопровождаться ускоренным опережающим ростом энергетики, от которой напрямую зависят темпы, устойчивость и безопасность экономического развития. В настоящее время экономика страны столкнулась с энергетическим вызовом, продиктованным ухудшением технического состояния современных систем энергообеспечения, а также рядом экономических проблем.
За годы переходного периода топливно-энергетический комплекс (ТЭК) обеспечил экономическую выживаемость страны. В долгосрочной перспективе сам ТЭК может не выдержать своей ведущей роли в российской экономике не в силу исчерпания природных ресурсов, а в силу технологических и финансовых ограничений, сдерживающих не только расширенное, но и простое воспроизводство энергетического потенциала, которое становится все более капиталоемким.
За последние 15 лет энергетика столкнулась с самой серьезной проблемой.
Оглавление
Введение .....................................................................................................3
Глава 1. Анализ приоритетных направлений развития систем теплоснабжения с использованием ГПУ ......................................................................................................7
1.1. Анализ современного состояния систем теплоснабжения и приоритетные направления их развития ...............................................................................................7
1.2. Возможности и масштабы применения теплофикационных ГТУ в системах теплоснабжения ...............................................................................................................9
1.3. Анализ выполненных исследований по выбору схем, параметров и оценке системной эффективности теплофикационных газотурбинных установок (в том числе с впрыском пара в камеру сгорания) в системах теплоснабжения ............16
Глава 2. Термодинамический анализ различных циклов ГПУ-ТЭЦ ...................21
2.1. Показатели термодинамического совершенства циклов, тепловой и топливной экономичности ГПУ-ТЭЦ ........................................21
2.2. Методические положения учета климатических факторов и режимов работы теплофикационных ГПУ ..........................................................27
2.3. Основные положения определения экономической эффективности ГПУ-ТЭЦ в системах теплоснабжения ..........................................................31
Глава 3. Математическое моделирование энергетических характеристик ГПУ с учетом впрыска пара в КС ...........................................................................................39
3.1. Разработка математической модели расчета характеристик теплофикационных ГПУ ................................................................................................39
3.1.1. Математическая модель расчета проточной части ГТУ ..................39
3.1.2. Математическая модель расчета котла-утилизатора ....................43
3.2. Моделирование характеристик теплообменного оборудования ..............51
3.2.1. Математическая модель расчета низкотемпературного теплообменника контактного типа ..........................................................................................................51
Глава 4. Оптимизация параметров газопаровых установок .....................54
4.1. Методические положения оптимизации основных параметров ГПУ .......54
4.2. Оптимальная степень повышения давления воздуха в компрессоре ГПУ ..57
4.3. Оптимальная доля впрыскиваемого пара в камеру сгорания ГПУ ..........63
Глава 5. Экономическая эффективность ГПУ-ТЭЦ в системах теплоснабжения ..70
5.1. Исходные условия определения эффективности ГПУ-ТЭЦ в системах теплоэнергоснабжения различных регионов .............................................................70
5.2. Системная топливная эффективность ГПУ-ТЭЦ ..............73
5.3. Экономическая эффективность применения ГПУ-ТЭЦ в системах теплоснабжения .............................................................................................................81
Заключение ..............................................................86
Список литературы .........................................................87
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Арсеньев Л.В., Тырышкин В.Г. Комбинированные установки с газовыми турбинами. – Л.: Машиностроение, 1982. – 247 с.
Арсеньев Л.В., Тырышкин В.Г., Богов И.А., Подобуев Ю.С., Левин Е.Е. Стационарные газотурбинные установки. Справочник. – Л.: Машиностроение, 1989. – 543 с., ил.
Безлепкин В.П. Парогазовые установки со сбросом газов в котел. – Л.: Машиностроение, 1984. – 232 с.
Безлепкин В.П. Парогазовые и паротурбинные установки электростанций. – СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1997. – 295 с.
Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – М.: Физматгиз, 1963. – 456 с.
Гидравлический расчет котельных агрегатов (нормативный метод)/Под ред. В.А. Локшина, Д.Ф. Петерсона, А.Л. Шварца. – М.: Энергия, 1978. – 256 с.
Дорофеев В.М., Маслов В.Г. Термогазодинамический расчет газотурбинных силовых установок. – М.: Машиностроение,1973. – 144 с.
Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. – М.: Машиностроение, 1975. – 559 с.
Кириллов И.И., Иванов В.А., Кириллов К.И. Паровые турбины и паротурбинные установки. – Л.: Машиностроение, 1978. – 276 с.
Куландин А.А., Толмачев В.В., Гольдберг Л. Комбинированные парогазовые установки. – Спб.: Петербургский институт машиностроения, 2003. – 106 с.
Ольховский Г.Г. Энергетические газотурбинные установки. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 304 с.
Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 67 с.
Резников М.И., Липов Ю.М. Паровые котлы тепловых электростанций: Учебник для вузов. – М.: Энергоиздат, 1981. – 240 с., ил.
Рихтер Л.А. Газовоздушные тракты тепловых электростанций. – М.: Энергия, 1969. – 272 с.
Сторожук Я.П. Камеры сгорания стационарных газотурбинных и парогазовых установок. – Л.: Машиностроение, 1978. – 356 с.
Сударев А.В., Антоновский В.И. Камеры сгорания газотурбинных установок: Теплообмен. – Л.: Машиностроение, 1985. – 272 с.
Уваров В.В. Газовые турбины
Затраты в производственную инфраструктуру малых ТЭЦ формируются из капитальной составляющей с учетом способа и условий инвестирования и текущей составляющей, а также совокупных дополнительных системных затрат на обеспечение требуемой маневренности и надежности энергоснабжения.
Основой расчета затрат на использование трудовых ресурсов является расчетная численность персонала и норматив эффективности, отражающий связь с непроизводственной средой. При этом разность затрат на привлечение трудовых ресурсов в сравниваемых вариантах записывается в виде
где - коэффициент, учитывающий эффективность использования трудовых ресурсов, принимаемый равный 0,35; t -разность среднегодовой численности эксплуатационного персонала в t-м году; t -разность фонда заработной платы в сравниваемых вариантах в t-м году.
Одним из обязательных условий осуществимости проекта системы теплоснабжения является непревышение предельно-допустимых концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе, то есть выполнение условия
где СФi , СВi - соответственно, фоновая концентрация i-го ингредиента в приземном слое и дополнительная концентрация этого ингредиента, обусловленная выбросами источников теплоснабжения мг/м3; ПДКi - предельно допустимая концентрация i-го вещества, мг/м3.
В условиях высокотемпературного горения топлива в камерах сгорания (КС) ГТУ азот воздуха становится реакционноспособным и, соединяясь с кислородом, образует оксиды NO, NO2 и N2O.
В настоящее время расчеты выхода NO при горении любых топлив в воздухе обычно основываются на известных исследованиях Я.Б. Зельдовича. Он установил чисто термическую основу образования NOx, идущего по цепному механизму независимо от реакции горения, как при простом разогреве смеси N2 с О2. Для заметного выхода NOx в зоне горения камеры нужен избыток кислорода по сравнению с стехиометрическим, т.е. α>1. Как показали экспериментальные исследования, максимальный выход NOx имеет место при α≈1,1.