Эффективное использование вторичной тепловой энергии турбовальных ГТД на испытательных станциях

ДЖОРАЕВ С.Б., БАКЛАНОВ А.В., КНИТУ-КАИ, г. Казань

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ЛИМАНСКИЙ А.С.

 

Разработка и создание энергосберегающих и ресурсосберегающих технологий и оборудования в энергомашиностроении является актуальной. Технологический процесс испытания ГТД на станциях имеет низкое значение кпд, поскольку отходящее тепло, превышающее в
1,5–2 раза и более собственную номинальную мощность, безвозмездно выбрасывается в окружающую среду. Например, при сдаточных испытаниях одного ГТД мощностью 18 МВт выбрасываемая вместе с отходящими газами тепловая мощность с учетом режимов достигает около 40 МВт, а суммарное выбрасываемое им тепло составляет около 0,6 ГДж за цикл испытания.

На компрессорных станциях газотранспортных магистралей ГТД, которые работают практически на стационарных режимах, нашли применение котлы-утилизаторы, устанавливаемые в выхлопной тракт двигателя для теплоснабжения собственных нужд и населенных пунктов.

Однако при сдаточных и доводочных испытаниях при производстве ГТД характерны цикличность (по программе) режимов и прерывистость испытаний, стенды значительное время суток не загружены. Это обстоятельство затрудняет использование традиционных способов утилизации.

В работе рассматривается утилизационный комплекс, состоящий из утилизационного газожидкостного теплообменного аппарата, устанавливаемого в выхлопной газодинамический тракт испытуемого.

ГТД – полностью может быть использован изготавливаемый промышленностью котел-утилизатор производства НПЦ «Анод», работающий в составе НК-16-18СТ и НК-38СТ. Причем в качестве промежуточного теплоносителя вместо воды используется специальное термомасло, допускающее рабочую температуру до 300 °С и более и служащее для транспортировки тепла в специальный водорезервуар-аккумулятор. Он, учитывая цикличность и прерывистость испытаний и имея достаточно большую емкость, сглаживает и обеспечивает непрерывное потребление тепла с нормативными параметрами (температура подаваемой воды 100…150 °С) в промежутках между испытаниями.

В свою очередь водорезервуар снабжен тоже теплообменным аппаратом типа жидкость-жидкость, например, змеевиковым, при помощи которого передается тепло от промтеплоносителя к воде в резервуаре. Причем расход термомасла согласуется с расходной теплоемкостью (произведение теплоемкости на расход) источника тепла (газа) испытуемого ГТД. Подача термомасла обеспечивается с помощью циркуляционного насоса, коммуникаций и регулирующей арматуры. Циркуляция же воды в резервуаре обеспечивается специальными водяными насосами, помещенными внутри.

Произведены расчеты комплекса при сдаточных и доводочных испытаниях на стендах приводных ГТД НК-16-18СТ и НК-38СТ. Продолжительность работы ГТД, учитывая программу, было принято 4 часа в сутки. Определены интегральные характеристики за цикл испытания: эффективная мощность испытуемого ГТД, его кпд, отходящая температура газа, кпд котлов-утилизаторов был принят 0,8. В работе был использован метод определения объема водяного резервуара, аккумулирующий тепло, путем расчета суммарного за цикл испытания тепла, в расчетах оставил около 330 ГДж, диапазон нагрева воды
70-150 °С. Масса аккумулирующей воды составила 560 тонн, соответствующие размеры резервуара 14м*10м*4м. Определен расход воды при температуре 100-150 °С для теплоснабжения предприятия, он составил 27,4 т/ч, мощность, выдаваемая утилизационным комплексом составляет около 1,27 Гкал/ч (1,48МВт). Приведенная тепловая мощность может быть иной, полностью зависит от программы выпускаемых (испытуемых) ГТД и в значительной мере может сократить потребление топливного газа внутризаводской котельни.

 

 

УДК 620.9

 

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ БИОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК

В ОДНОРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

 

ЗАГРЕТДИНОВА А.Р., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент КОНДРАТЬЕВ А.Е.

 

Рациональное использование отходов однородного хозяйства –важнейшая проблема современной экономики и энергетики. Наиболее распространенное решение этой проблемы заключается в получении энергии из биомассы путем анаэробного сбраживания отходов производства в биогазовых установках. Получившиеся в результате этого процесса продукты представляют собой большую ценность как газообразное топливо и органическое удобрение [1].

На сегодняшний день существует различное множество разнообразных биогазовых установок. Примером может служить биоэнергетическая установка для анаэробного сбраживания органических отходов с получением биогаза, разработанная в Казанском государственном энергетическом университете [2].

Преимущественные особенности установки:

1. Маленькие теплопотери в окружающую среду. Достигаются за счет заглубления реактора в грунт и дополнительного облачения в теплоизоляцию.

2. Экономия площади строительства. Нахождение реактора под землей позволяет устанавливать над собой составляющие элементы установки:

– емкость для исходного сырья;

– емкость для сбора перебродившей биомассы;

– газгольдер;

– компрессор;

– ресивер;

– газовые баллоны.

3. Использование избыточного давления сжатого газа для удаления «корки». Для этого устанавливается жестко закрепленная решетка, об которую ударяется «корка» под действием избыточного давления сжатого газа, в качестве которого используется метан из газовых баллонов или биогаз, полученный в результате анаэробного сбраживания.

4. Исключение возникновения коррозии реактора и снижение затрат на его изготовление. Материалом реактора является полиэтилен, который по сравнению с металлом, является наиболее дешевым и не подвергается коррозии.

Литература

1. Баадер В., Доне Е., Бренндерфер М., «Биогаз: теория и практика» (пер. с нем. и предисловие М. И. Серебряного.) – М.: Колос, 1982 – С. 4.

2. Установка для анаэробного сбраживания органических отходов с получением биогаза // Патент России № 2422385, 30.11.2009. / Кондратьев А. Е., Павлов Г. И., Борисов С. Г., Загретдинов А. Р.

 

УДК 658.26:621.311.22