86
I.
В
ВЕДЕНИЕ
Строгие экологические нормы и увеличение усилий по
сокращению выбросов диоксида углерода в энергетике
стимулирует интерес к улучшению эффективности систем
снижения выбросов.
Согласно стратегии развития энергетики до 2035 года в
России предусмотрен ввод нового генерирующего
оборудования на базе газотурбинных установок [1]. Это
мощные энергоблоки ПГУ - 850 МВт, ПГУ - 450 МВт и
газовые турбины средней мощности 15-25 МВт.
Газотурбинные
установки
обладают
высокой
маневренностью при этом сохраняя высокую эффективность.
При работе современных газотурбинных установок очень
важно контролировать количество выбросов в выхлопных
газах. [2-4].
II.
Ц
ЕЛИ И МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В настоящее время основным видом топливного газа
является природный газ. Развитие водородных технологий,
получения газов из угля, биомассы, использование синтез-
газов после химических производств требуют от системы
сгорания и топливоподготовки иных подходов к сжиганию
топлива.
Необходима
адаптация
системы
топливоподготовки под каждый конкретный топливный
газ.
Компонентный состав газа, применяемого в газовых
турбинах влияет не только на режим горения. но и на срок
службы проточной части турбины.
В данном исследовании рассмотрена проблема
изменения энергетических и экологических характеристик
турбины при сжигании различных видов топливного газа.
Процессы преобразования топлива очень сложны и
труднопрогнозируемы. При сгорании топливного газа
происходит образование продуктов сгорания, которые
представляют собой многокомпонентную смесь. Для
определения условной формулы газа необходимо
определить состав индивидуальных веществ.
В данном исследовании выбраны природный газ,
авиационный керосин, водород. Характеристики топлив
представлены в табл. 1.
Таблица I.
У
СЛОВНАЯ ФОРМУЛА ТОПЛИВ
№
Тип топлива
Природный
газ
Керосин
Водород
1
С
6,129
7,0768
-
2
H
24,094
14,6788
99,21619
3
N
0,12194
-
-
4
O
0,0564
-
-
5
S
-
0,0135
-
6
i,
кДЖ/кг
-4559,38
-2815,1
3965,1
Для исследований создана математическая модель
газотурбинной установки PG 6111 FA производства
General Electric номинальной мощностью 77 МВт (табл.
№2). Математическая модель создана в программном
комплексе
АС
ГРЭТ,
проведена
идентификация
математической модели. После идентификации модели
погрешность расчетов составляет не более 0, 8% по
сравнению с реально работающей установкой. [5-7].
Таблица II.
Т
ЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ГТУ PG6111FA
Мощность на клеммах
генератора
кВт
77211
Атмосферное давление
кгс/см
2
1,013
Температура на входе в
компрессор
˚С
15
Относительная влажность
на входе в компрессор
%
60
Низшая теплотворная
способность топлива
кДж/кг
49194
Количество ступеней в
компрессоре
шт
18
Количество ступеней в
турбине
шт
3
Расход воздуха
м
3
/с
166
Степень сжатия
15,8
III.
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ
Рис. 1 – Схема моделирования газовой турбины в АС «ГРЭТ»
ЭГ – электрогенератор , ВНА – входной направляющий аппарат
компрессора , К – компрессор ГТУ, КС – камера сгорания ГТУ , ГТ –
газовая турбина
На рис.1 представлена схема моделирования
газотурбинного
двигателя.
Воздух
подается
на
