Разработка газоструйного инжектора для подачи воздуха в пиковый котел газотурбинной ТЭЦ

электростанция ГТ-ТЭЦ, предназначенная для комбинированной выработки электрической и тепловой энергии. К основному оборудованию газотурбинной электростанции относится собственно турбокомпрессорный блок, который служит приводом для электрического генератора, регенератор (рекуперативный воздухоподогреватель), который возвращает часть тепла уходящих газов в термодинамический цикл ГТУ, а также водогрейный котел на выходе из регенератора, использующий оставшуюся часть тепла от ГТУ на нужды теплофикации. В зимний период тепловой мощности этого котла может быть недостаточно для потребностей теплофикации. В этом случае в работу вступает дополнительный пиковый котел (ПК), он расположен рядом с турбокомпрессорным блоком. Однако, в отличие от котла утилизатора, работающего на противодавлении ГТУ, для работы пикового котла необходимо автономное устройство, обеспечивающее необходимый расход воздуха через ПК. Обычно для этих целей используют воздуходувку или дымосос, которые являются достаточно сложными устройствами с независимым электрическим приводом. Как правило, это дорогостоящий агрегат, требующий внимания и расходов при эксплуатации.

На данной станции было предложено вместо штатной воздуходувки для снабжения воздухом ПК использовать специально спроектированный блок струйных инжекторов (БСИ), состоящий из нескольких параллельно работающих газоструйных инжекторов, которые рассчитаны для подачи потребного расхода воздуха с необходимым избыточным давлением.

Сжатый воздух для работы БСИ, должен отбираться за компрессором ГТУ. Располагаемое давление отбора не менее 6,5 атмосфер.

Струйные инжекторы относятся к струйным аппаратам, в которых для создания потребного расхода и перепада давления используется энергия рабочей струи. Это сравнительно недорогие, надежные устройства, не требующие при эксплуатации ни дополнительных расходов, ни специального привода. Подробнее о назначении, принципе действия, классификации и областях применения струйных аппаратов смотри в разделе «Струйные аппараты».

Потребный расход воздуха на входе в ПК на номинальном режиме составляет 8-10  с избыточным давлением 600-700 мм.в.ст. Температура воздуха на входе в ПК должна быть не менее +5оС. По предварительным оценкам, для получения на номинальном режиме указанного расхода, избыточного давления и температуры за инжектором, с учетом располагаемого рабочего давления за компрессором можно обеспечить с коэффициентом инжекции, равным U=5. Коэффициент инжекции по определению равен отношению массовых расходов рабочего и инжектируемого воздуха. Величина U=5 означает, что к одной массовой части сжатого (рабочего) воздуха на входе прибавляется (подмешивается) пять массовых частей воздуха, инжектируемого из атмосферы.

С учетом принятого коэффициента инжекции U=5 при проектировании БСИ заложено, что от работающей ГТУ отбирается за компрессором сжатый воздух в количестве 1,8  (что составляет менее 4% общего расхода компрессора) с температурой 200 – 250  и давлением более 6 атмосфер. Этот воздух через систему воздуховодов подается к БСИ. Система трубопроводов должна быть снабжена воздушной задвижкой и регулирующим клапаном для отбора необходимого количества сжатого воздуха.

В схеме станции было принято также, что часть воздуха отбирается для инжектирования непосредственно из машинного зала (в пределах количества, обеспечивающего баланс по системе вентиляции машинного зала в зимний период), а другая часть через воздуховод подается к БСИ из отбора, расположенного вне здания машинного зала. Эта схема отбора воздуха относится к режиму работы при полной нагрузке ПК. При частичной нагрузке ПК должно отбираться меньше рабочего воздуха из компрессора и, соответственно, меньше воздуха инжектироваться из атмосферы.

На частичных режимах ПК (при температурах наружного воздуха выше –10оС) тепловая нагрузка, расход и избыточное давление за инжектором снижаются, поэтому достаточно расхода воздуха, отбираемого из машинного зала.

В компоновке станции предусмотрено размещение двух блоков