Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Оптимизация начальных параметров утилизационного контура двухконтурной теплофикационной парогазовой установки на базе газотурбинных установок

С. О. Кравченко, Д. Л. Колбанцева, Д. А. Трещёв, М. А. Трещёва, И. Д. Аникина, Я. А. Владимиров, К. С. Калмыков, М. П. Мирончук

Аннотация


Исследование посвящено оптимизации начальных параметров утилизационного контура двухконтурной теплофикационной парогазовой установки на базе отечественных газотурбинных установок ГТЭ-170.1 и ГТЭ-170.2 производства ПАО «Силовые Машины» для климатических условий Санкт-Петербурга. В исследовании использован метод имитационного моделирования режимов работы энергетического оборудования в САПР «United Cycle» при варьировании давления пара в контурах высокого и низкого давления. В качестве критерия оптимизации использован показатель относительной экономии топлива при комбинированной выработке энергии по сравнению с раздельной, который связан с приращением интегрального экономического эффекта на ТЭЦ. Выявлено, что оптимальное давление пара контуров высокого и низкого давления теплофикационной парогазовой установки смещается в сторону увеличения давления по сравнению с конденсационной ПГУ. Максимум интегрального эффекта достигается при начальном давлении пара в первом контуре рвд = 15 – 17 МПа и во втором контуре pнд = 1,5 – 2 МПа. Оптимум имеет пологий характер, что позволяет на этапе проектирования предусматривать установку паровых турбин из стандартного ряда давлений на уровне 12,8 МПа. Это обеспечит приемлемый уровень эффективности ПГУ как в теплофикационном, так и в конденсационном режимах, а также сократит сроки ввода оборудования в эксплуатацию и затраты на создание и ремонт оборудования утилизационного контура.

DOI: 10.71527/EP.EN.2025.08.006

EDN: OTUECT


Ключевые слова


теплоэлектростанция, когенерационная установка, парогазовая установка, теплофикационная установка, теплофикация, относительная экономия топлива, отечественные газовые турбины.

Полный текст:

PDF

Литература


Газовые турбины средней и большой мощности производства ПАО «Силовые машины». Официальный сайт. URL: https:// power-m.ru/customers/thermal-power/gas- turbines/.

Tan L. Performance evaluation on a novel combined cool / heat and power (CCP / CHP) system integrating an SOFC-GT plant with a solar-assisted LiBr absorption cooling / heating unit / L. Tan, Ch. Chen, Zh. Gong, L. Xia // Energy. 2023. Vol. 283. P. 129102. DOI: 10.1016/j.energy.2023. 129102.

Brzeczek M., Kotowicz J. Integration of alternative fuel production and combined cycle power plant using renewable energy sources // Applied Energy. 2024. Vol. 371. P. 123738. DOI: 10.1016/j.apenergy.2024. 123738.

Di Maio F., Tonicello P., Zio E. A Modeling and Analysis Framework for Integrated Energy Systems Exposed to Climate Change-Induced NaTech Accidental Scenarios // Sustainability. 2022. No. 14. P. 786. DOI: 10.3390/su14020786.

Fu H. Thermodynamic analysis of a combined heating and power plant hybrid with compressed air energy storage and molten salt heat storage / Fu H., Nižetić S., Park J.-W., et al. // Journal of Energy Storage. 2024. Vol. 98. Part B. P. 113174. DOI: 10.1016/j.est.2024.113174.

Li Z. Multi-objective optimization of hydrogen production system based on the combined supercritical cycle and gas turbine plant / Li Z., Qi X., Huang M., et al. // Chemosphere. 2023. Vol. 338. P. 139344. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2023.139344.

Song G. Life Cycle Assessment of Greenhouse Gas (GHG) and NOx Emissions of Power-to-H2-to-Power Technology Integrated with Hydrogen-Fueled Gas Turbine / G. Song, Q. Zhao, B. Shao, et al. // Energies. 2023. No. 16. P. 977. DOI: 10.3390/ en16020977.

Dominguez-Gonzalez G. Integration of Hydrogen and Synthetic Natural Gas within Legacy Power Generation Facilities / G. Dominguez-Gonzalez, J. I. Muсoz-Hernandez, D. Bunn, C. J. Garcia-Checa // Energies. 2022. No. 15. P. 4485. DOI: 10.3390/ en15124485.

Bui M., Sunny N., Mac Dowell N. The prospects of flexible natural gas-fired CCGT within a green taxonomy // Science. 2023. Vol. 26. Is. 8. P. 107382. DOI: 10.1016/ j.isci.2023.107382.

Rosén T., Ödlund L. System Perspective on Biogas Use for Transport and Electricity Production // Energies. 2019. No 12. P. 4159. DOI: 10.3390/en12214159.

Subramanian N., Madejski P. Analysis of CO2 capture process from flue-gases in combined cycle gas turbine power plant using post-combustion capture technology // Energy. 2023. Vol. 282. P. 128311. DOI: 10.1016/j.energy.2023.128311.

Alexanda Petrovic B.; Masoudi Soltani S. Optimization of Post Combustion CO2 Capture from a Combined-Cycle Gas Turbine Power Plant via Taguchi Design of Experiment // Processes. 2019. No 7. P. 364. DOI: 10.3390/pr7060364.

Xie G. Performance of Gas-Steam Combined Cycle Cogeneration Units Influenced by Heating Network Terminal Steam Parameters / G. Xie, Zh. Xue, B. Xiong, et al. // Energy Engineering. 2024. Vol. 121. Is. 6. Pp. 1495 – 1519. DOI: 10.32604/ee. 2024.047832.

Ali Motamed M., Genrup M., Nord L. O. Part-load thermal efficiency enhancement in gas turbine combined cycles by exhaust gas recirculation // Applied Thermal Engineering. 2024. Vol. 244. Pp. 122716. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2024.122716.

Девянин А. В. Оптимизация параметров тепловых схем конденсационных и теплофикационных ПГУ с котлами-утилизаторами трёх давлений / А. В. Девянин, С. В. Цанев, В. Д. Буров // Энергосбережение и водоподготовка. 2009. № 1(57). С. 23 – 27.

Буров В. Д., Сигидов Я. Ю. Анализ и оптимизация структуры и параметров тепловых схем конденсационных ПГУ с котлами-утилизаторами трёх давлений // Энергосбережение и водоподготовка. 2006. № 1(39). С. 31 – 36.

Девянин А. В. Методика выбора оптимальных параметров тепловых схем мощных трехконтурных ПГУ / А. В. Девянин, В. Д. Буров, С. В. Цанев и др. // Энергосбережение и водоподготовка. 2011. № 4(66). С. 26 – 30.

Яковлев Б. В., Гринчук А. С. Оптимизация начальных параметров и степени дожигания топлива в котлах-утилизаторах ПГУ с одним и двумя давлениями пара // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2007. № 6. С. 69 – 77.

Буров В. Д. Методика оптимизации структуры и параметров мощных парогазовых ТЭС / В. Д. Буров, Г. В. Сойко, А. А. Дудолин и др. // Энергосбережение и водоподготовка. 2013. № 5(85). С. 37 – 42.

Калютик А. А. Оптимизация начальных параметров утилизационного контура теплофикационной ПГУ двух уровней давления / А. А. Калютик, Д. А. Трещев, М. А. Трещева // Проблемы региональной энергетики. 2021. № 1(49). С. 49 – 60. DOI: 10.52254/1857-0070.2021.1-49.06.

Калютик А. А. Использование показателя относительной экономии топлива для оптимизации параметров теплофикационной ПГУ / А. А. Калютик, Д. А. Трещев, М. А. Трещева // Материаловедение. Энергетика. 2020. Т. 26. № 4. С. 51 – 63. DOI: 10.18721/JEST.26404.

Трещев Д. А. Исследование двухконтурной теплофикационной ПГУ при её работе по тепловому графику / Д. А. Трещев, М. А. Трещева, Д. А. Колбанцева, А. А. Калютик // Известия высших учебных заведений. Сер. «Проблемы энергетики». 2021. Т. 23. № 4. С. 27 – 42. DOI: 10.30724/ 1998-9903-2021-23-4-27-42.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


  998 – 2025 НТФ «Энергопрогресс»

Адрес редакции:
129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон: +7 495 234-74-21
E-mail: energetick@mail.ru, energetik@energy-journals.ru

 

Наши партнеры

          

Выставки: