В четвертом разделе показано, что одним из наиболее эффективных методов повышения эффективности ГТУ для компрессорных станций (КС) является исследование и разработка технических решений по повышению эффективности теплообменников газоперекачивающих агрегатов (ГПА).
Температура газа на выходе из турбины второй ступени ГТК-10-4 имеет довольно высокое значение tг=500˚С и выброс такого высокопотенциального газа в атмосферу приводит к снижению к.п.д. ГТУ и ухудшает экологическую обстановку на компрессорных станциях магистрального газопровода. За выбросы в окружающую среду теплоты с горячим газом предусматриваются штрафные санкции со стороны госкомэкологии.
Поэтому для повышения общего к.п.д. ГПА в схему включают регенератор, который подогревает воздух, что улучшает процесс горения топлива из-за повышения температуры смеси и существенно экономит расход топлива.
Регенераторы, поставляемые фирмой EKOL (Чехия), достигают (при длине трубок L=5 м) к.п.д. регенерации ηr=0,80.
С другой стороны включение регенераторов в простой рабочий цикл газовой турбины повышают его потери давления, как на стороне воздуха, так и на стороне продуктов сгорания и что негативно влияет как на муфтовую мощность, так и на удельное потребление тепла газовой турбины.
В техническом исполнении используются различные виды и типы регенераторов. Известны регенераторы ГТУ фирм «Броун-Бовери», «Метрополитен-Виккерс», «British Thompson Hauston», «Роллс-Ройс», «Зульцер», и заводов НЗЛ, ЛМЗ, «Подольский машиностроительный завод», «ОРМА», «НПЦ Анод-Центр» и др.
Пластинчатый регенератор ГТУ является одним из самых эффективных оборудований в части теплообмена и степень регенерации ηr достигает до 0,92. Однако пластинчатые регенераторы сложны в изготовлении, а затем при сборке пакетов тяжело обеспечить высокую герметичность большого числа сварных швов, дорогостоящий материал, при эксплуатации теряется герметичность воздушного тракта регенератора. Попытки устранить неплотности с помощью заварки не дают ощутимого положительного результата. Качественная чистка каналов между пластинами также практически невозможна.
Тем не менее, на основе профильных листов в НЗЛ был сконструирован ряд пластинчатых регенераторов.
Трубчатые регенераторы при относительной конструктивно-технологической простоте имеют два существенных недостатка: у них слишком большие масса (до 198 т) и габариты (длина трубок до 7 м).
Трубчатый регенератор фирмы GEA (ФРГ), послужил прототипом для многих аналогичных устройств. По данным фирмы GEA, один из построенных ею регенераторов проработал без повреждений в составе энергетической ГТУ на тепловой электростанции в течение 20 лет при наработке около 85000 ч и 5500 пусках, требуя лишь текущего периодического контроля герметичности, что, безусловно, является отличным показателем. Такого рода регенераторы успешно применены фирмой на десятках ГТУ.
Подольский машиностроительный завод разработал серию трубчатых регенераторов для модернизации газоперекачивающих агрегатов путем замены пластинчатых на трубчатые; РВП-4600, РВП-3600-02, РВП-2400, РГУ-1800, РГУ-1800-1.
Трубчатый регенератор разработки фирмы Nuovo Pignone, имеющий значительно меньшую массу, предназначен для модернизации импортных газоперекачивающих агрегатов ГТК-25И путем перевода их с простого цикла на регенеративный.
Трубчатый регенератор THM1304R разработки фирмы MAN GHH несмотря на значительную абсолютную ее массу, по удельной массе они сопоставимы с пластинчатыми регенераторами или даже эффективнее их.
Таким образом, с учетом того, что трубчатые регенераторы имеют меньшую конструктивно-технологическую сложность и большую надежность, они перспективны для использования в новых ГТУ.
Надежность, экологичность и экономичность единой системы газопроводов во многом зависят от технического состояния компрессорных станций. Это, прежде всего относится к энергоемкому парку ГПА. Их эффективность на КС Казахстана невысока. Значительная часть этого парка уже выработала свой назначенный ресурс. КПД ГПА типа ГТК-10-4 составляет 20-21% при мощности 0,6-0,7 от номинального значения. Все это приводит к росту затрат при транспортировке газа.
Установлено, что пластинчатые теплообменники, которыми оснащены регенеративные агрегаты не обладают ресурсом, равным ресурсу ГПА. Фактически после 40 тыс. ч наработки они имеют утечки циклового воздуха свыше 5-10 %, делающие агрегат практически неработоспособным. Мощность ГТУ снижается на 30-50 % по сравнению с проектной. Трубчатые ВПТ менее чувствительны к термическим нагрузкам, возникающим при пуске, останове и переходных режимах работы ГТУ, а также способны обеспечить надежную работу ВПТ при высоких температурах и давлениях рабочих сред.
ЗАО «ОРМА» был создан воздухоподогреватель трубчатого типа, реализованный в модульном исполнении. Термоэластичность ВПТ достигается за счет использования U-образных тонкостенных труб. Масса типового модуля ВПТ-1400 около 5т (степень регенерации 0,72); это облегчает транспортировку и не требует привлечения тяжелого подъемно-транспортного оборудования при монтаже.
Разработкой энергетических и промышленных ГТУ нового поколения страны Европы и Америки активно начали заниматься с начала девяностых годов. НИР и ОКР проводился по нескольким направлениям причем наиболее крупные компании производители (ABB, Siemens, General Elektrik, Mitsubisi, Sjllar и др.) координировали свои действия.
Россия за последние годы перестройки в целом сильно отстала в разработке газотурбинных установок нового поколения, но по некоторым позициям еще может предложить достаточно конкурентоспособные разработки.
ООО «Анод-Теплообменный Центр», предложена новая конструкция теплообменной поверхности из змеевиков с малым радиусом гиба (РГ10-БМ5.00.00 для ГТК-10-4) (рисунок 5), которая по своим показателям качества значительно превосходит применяемые в настоящее время прямотрубные, пластинчатые и обычные змеевиковые.
Достарыңызбен бөлісу: |
