Специфические условия развития теплофикации в современных рыночных условиях. Сравнительный анализ вариантов парогазовых установок, страница 40

с процессом частичного окисления

Принципиальная технологическая схема этой надстройки приведена на рис. 2.

Двигатель в данном варианте используется в качестве газогенератора. Продукты сгорания после газовой турбины, содержащие до 17 % свободного кислорода, подаются в специальную камеру конверсии //, куда поступает в избытке по отношению к стехиометрии природный газ. В конвертере последний при температуре около 1 100 °С (возможно в присутствии катализатора) подвергается частичному окислению в автотермическом режиме до водорода и окиси углерода. Полученные продукты частичного окисления расширяются в силовой газовой турбине (36) и сбрасываются в верхние ярусы горелок парового котла. Нижний ярус горелок котла может работать на прежнем топливе.

Рис. 2. Надстройка на базе авиационного двигателя с использованием процесса частичного окисления.

10 - воздухоподогреватель; II - камера частичного окисления (конверсии метана); 12 - газогенератор - модуль авиационного газотурбинного двигателя; 13 - паровой котел. Остальные обозначения см. рис.1

Из отборов паровой турбины к газотурбинной надстройке подается пар, который используется для:

охлаждения лопаточного аппарата силовой газовой турбины;

увеличения мощности газотурбинной надстройки (подача в камеру сгорания авиационного двигателя 2);

снижения сажеобразования в камере конверсии 11.

Для повышения экономичности установки часть продуктов сгорания через байпас воздухоподогревателя котла может сбрасываться в дополнительно устанавливаемые подогреватели питательной воды котла (газовые регенераторы). При этом расходы пара из отборов паровой турбины для регенеративного подогрева питательной воды меняются по условиям оптимизации тепловой схемы.

В связи с тем, что расход продуктов сгорания через паровой котел увеличивается, существующая система рециркуляции дымовых газов выключается.

Для работы котла на двух видах топлива горелочные устройства верхних ярусов модернизируются.

С целью подавления образования оксидов азота в топке котла сжигание топлива в нижнем ярусе осуществляется при недостатке окислителя, а в верхних - при его увеличенном избытке так, чтобы суммарный избыток окислителя сохранился на прежнем уровне (приблизительно 10 % стехиометрического).

Для компенсации безвозвратных потерь пара, вводимого в газовый тракт, требуется увеличение производительности химводоочистки. При этом не исключается и установка собственного парогенерирующего контура.

Основные характеристики двух вариантов использования этого авиационного двигателя приведены в табл. 1.

Надстройка на базе ГТУ W251В12

Вестингауз с процессом частичного

Окисления

При переводе существующей стационарной ГТУ на режим частичного окисления объем рабочего тела через газовую турбину существенно возрастает в том случае, если расход воздуха через компрессор остается неизменным. Следовательно, чтобы поддержать рабочие параметры ГТУ модуля (давление и температуру), нужно уменьшить расход воздуха через компрессор (или сбросить излишек сжатого воздуха через рекуперативную турбину). Тогда камера сгорания ГТУ должна быть переведена на режим частичного окисления со значительным увеличением расхода природного газа при поддержании рабочей температуры и давления на том же самом уровне. Воздушное охлаждение лопаточного аппарата ГТУ должно быть заменено на паровое, чтобы исключить горение газа при смешении с выходящим из лопаток охладителем.

Основные характеристики ГТУ в режиме частичного окисления приведены в табл. 2, а его принципиальная схема - на рис. 3.

Рис. 3. Надстройка на базе процесса части: с использованием стационарной энергетической ГТУ.

Обозначения см. рис. 1 и 2