Парогазовые установки с впрыском пара ПГУ-STIG, страница 12

Таблица 4.

Из табл. 3 видно, что парогазовые установки с инжекцией топлива обладают заметными преимуществами по сравнению с альтернативными вариантами прежде всего из-за низких удельных капитальных затрат при высоком КПД. При этом укажем, что из условия минимизации приведенных затрат термический КПД ПГУ - STIG был преднамеренно взят примерно на 4 % ниже достижимого при несколько усложненной тепловой схеме (этот вариант схемы будет рассмотрен ниже).

На базе математической модели ПГУ, разработанной в ИВТАН, были проведены параметрические оценки схемы, представленной на рис. 1. Используемая математическая модель включает в себя ряд принятых по оценке параметров, в частности таких, как внутренние КПД отдельных ступеней и агрегатов, потери давления в различных элементах, расходы охладителя в лопаточных венцах газовой турбины, расходы на собственные нужды и т.д. Эти параметры брались на основе статистической обработки достигнутого уровня соответствующих показателей для лучших действующих установок, а применительно к уникальным элементам - на основе экспертных оценок и опыта эксплуатации наиболее близкого оборудования.

На рис. 5 представлены данные по КПД установок (нетто) в функции степени повышения давления в компрессоре и начальной температуры газов за камерой сгорания. Видно, что переход на повышенную начальную температуру приводит к существенному увеличению КПД установки. В частности, переход с 1350 на 1600 °С дает прирост КПД в 3-4 % (абсолютных) при одинаковой системе охлаждения. Столь существенный рост экономичности установки оправдывает поиск и реализацию новых, более эффективных систем охлаждения. Если уровень температур в 1350-1450 °С за камерой сгорания может быть уже сегодня обеспечен на базе достаточно отработанных систем конвективно-заградительного охлаждения лопаток, то не исключено, что при температурах 1550-1600 °С придется использовать элементы пористого (проникающего) охлаждения для передней кромки сопловой лопатки. Переход с воздушного охлаждения на паровое дает существенный выигрыш в экономичности установки, так как сокращаются затраты мощности на сжатие охлаждающего агента. Этот выигрыш составляет 1,2-1,9 % (абс.) для проникающего охлаждения. Пар как охладитель в силу большей теплоемкости существенно эффективнее воздуха. Так, при одинаковом расходе охладителя достижимая относительная глубина охлаждения θ = (Т^*_г – Т_л)/( Т^*_г – Т^*_охл) при использовании пара будет на 0,06-0,08 выше.