Парогазовая установка с преимущественным использованием твердого топлива

621.311

ПГУ с преимущественным использованием твердого топлива

Щинников П.А., Ноздренко Г.В., Бородихин И.В., Боруш О.В.

Новосибирский государственный технический университет

    В статье рассмотрен вариант двухконтурной ПГУ. В качестве топлива в камере сгорания ГТУ используется газ, а для генерации пара высоких параметров в паровом котле – уголь. Такая схема позволяет обеспечить экономию газа по сравнению с бинарными ПГУ, но в то же время иметь более высокую эффективность по сравнению с угольными энергоблоками.

          В основе предлагаемого варианта лежат новейшие отечественные научно-технические разработки в области энергетики и топливоиспользования. Вариант ориентирован на предприятия отечественного энергетического машиностроения. Все технические решения отвечают принятой концепции развития РАО «ЕЭС России» до 2020 года и соответствуют современным представлениям о необходимости проектирования оборудования энергоблоков с применением новых технологий в рамках единого проекта.

Вариант парогазовой установки (ПГУ) с преимущественным использованием твердого топлива заключается в следующем.

          ПГУ комплектуется газотурбинной установкой (ГТУ) с камерой сгорания (КС), котлом-утилизатором (КУ) и паротурбинной установкой (ПТУ) с паровым котлом (ПК), рис.1.

          Паротурбинная установка обеспечивает выработку электроэнергии и представляет собой двухконтурную паровую турбину с системой регенерации, предназначенную для работы в составе ПГУ. Паровой котел обеспечивает паровую турбину острым паром (первый контур паровой турбины) и частично паром промежуточного перегрева (второй контур паровой турбины). Топливом для парового котла является уголь, приготовленный специальным образом по технологии композитных жидких топлив на основе кавитационных эффектов (КаВУТ – кавитационное угольное топливо). Сжигание КаВУТа осуществляют в стационарном кипящем слое на инертном материале (песок), при использовании в качестве окислителя газов, отработавших в ГТУ (в слое), и воздуха (в камере дожигания).

Газотурбинная установка обеспечивает выработку электроэнергии при сжигании газа в КС. При этом, отработавшие в ГТУ и имеющие высокую температуру газы, частично направляются в ПК в качестве агента, обеспечивающего стационарность кипящего слоя. Наличие в газах СО₂ и водяных паров способствует процессам газификации КаВУТа в слое, а наличие О₂ – обеспечивает начало процесса горения. Другая часть газов направляется в КУ, в котором обеспечивается перегрев остальной части пара промежуточного перегрева для второго контура паровой турбины, а также обеспечивается частичное вытеснение системы регенерации ПТУ (на рис.1 не показано).

Для обеспечения автономности работы ГТУ и ПТУ схема ПГУ предусматривает установку двух дымовых труб.

          ПГУ комплектуется серийно изготавливаемой газотурбинной установкой ГТЭ-110. Производитель НПО «Сатурн» (г. Рыбинск).

Технические характеристики представлены в таблице 1.

Котел-утилизатор (КУ) относится к вновь проектируемому оборудованию. В предлагаемой схеме предназначен для генерации части пара второго контура ПТУ с давлением 2,7 МПа и температурой 500 °С, а также частичного вытеснения системы регенерации ПТУ.

КУ имеет три теплообменных контура. Основные расходные и тепловые характеристики КУ показаны на рис.2. Контур генерации пара имеет схему традиционного барабанного парового котла и включает три группы поверхностей нагрева: водяной экономайзер; испарительный контур и пароперегреватель.

Таблица 1

Основные показатели ГТЭ-110

          Контуры высокого и низкого давлений представляют собой газо-водяные теплообменники и предназначены для нагрева питательной воды от температуры 160 до 218 °С при байпасе двух подогревателей высокого давления системы регенерации ПТУ и основного конденсата от температуры 62 до 139 °С при байпасе двух подогревателей низкого давления системы регенерации ПТУ соответственно.