Анализ эффективности парогазовых установок тринарного типа

Abstract

Рассмотрена структура топливоиспользования России и технический уровень оборудования ТЭС на современном этапе. Определено, что основной ввод нового оборудования при работе на газе будет производиться на основе парогазовых установок, КПД которых за рубежом уже превысил 60 %. Показано, что для повышения эффективности парогазовых установок можно использовать бинарный цикл в паротурбинной части с низкокипящим веществом в нижнем цикле. При этом для конденсации низкокипящего вещества выгодно использовать воздушные конденсаторы. Приведена схема парогазовой установки тринарного типа с бинарным циклом в паротурбинной части. Описан принцип ее работы. Определены энергетические балансы всех элементов парогазовой установки тринарного типа. Проведены исследования эффективности парогазовых установок, работающих на основе трех циклов: газотурбинного цикла Брайтона и двух паротурбинных циклов Ренкина: один из которых работает на воде и водяном паре, а другой - на низкокипящем веществе. Получено аналитическое уравнение зависимости КПД парогазовой установки тринарного типа от КПД цикла газотурбинной установки, КПД циклов паротурбинных турбоустановок, работающих на воде и водяном паре и на низкокипящем веществе, и КПД котла-утилизатора. Показано влияние каждого цикла и котла-утилизатора на КПД парогазовой установки тринарного типа. С помощью регрессионного анализа определены коэффициенты влияния КПД отдельных циклов и КПД котла-утилизатора на КПД парогазовой установки тринарного типа. Проведен анализ способов повышения КПД каждого цикла парогазовой установки тринарного типа и КПД котла-утилизатора.

The paper considers the structure of fuel consumption in Russia and technical level of equipment at power plants at the present stage. It was ascertained that the new equipment when working on gas will be installed on the basis of combined-cycle plants, the efficiency of which abroad has already exceeded 60 %. It is shown that one can use binary cycle steam turbine parts with a low-boiling substance in the lower loop for combined-cycle plants efficiency. For low-boiling substance condensation it is advantageous to use air capacitors. The paper introduces the diagram of tinaroo type combined-cycle plant with binary cycle in steam turbine and describs the principle of its work. The authors have determined energy balances of all elements of tinaroo type combined-cycle plant and studied the efficiency of combined-cycle plants operating on the basis of three cycles: gas-turbine cycle of Brighton and two steam-turbine Rankine cycles: one of which works on water and steam, and the other operates on low boiling substance. The analytical equation of triple combined-cycle plant efficiency dependence on efficiency of cycle gas turbine unit, the efficiency of steam turbine cycles turbines operating in water and water steam and low boiling substance, and the efficiency of a boiler-utilizer. The paper demonstrates the effect of each cycle and of boiler-utilizer on the efficiency of triple combined-cycle plants. Using the regression analysis the authors identified the efficiency coefficients of separate cycles and the efficiency of boiler-utilizer at the efficiency of triple combined-cycle plants. The authors analyzed the ways of increasing the efficiency of each cycle of triple combined-cycle plant and the efficiency of boiler-utilizer.