Топливная система газотурбинной установки

1.

КГЭУ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФГБОУ ВО «КГЭУ»
Выпускная квалификационная работа на тему: Топливная
система газотурбинной установки
Галиакберов Нияз Ильнурович, ГТУ-1-20
Научный руководитель:
д.т.н., доцент Мингалиева Г.Р.
Казань, 2024

2.

Цели и задачи ВКР
Целями и задачами данной работы являлись:
• расчёт тепловой схемы парогазовой установки мощностью 150 МВт и
подбор оборудования для неё;
• Исследование топливной системы газотурбинной установки, входящей в
состав ПГУ;
• изучение вопросов охраны окружающей среды и охраны труда.
2

3.

Глава 1. Расчёт тепловой схемы ПГУ
ПГУ состоит из газовой
турбины V94.2 и паровой турбины
К-150-7,7 ЛМЗ.
Расчёт производился в двух
режимах – зимнем и летнем. Для
летнего
режима
была
использована
температура
наружного воздуха 20°С, для
зимнего – -25°С.
Принципиальная схема ПГУ
3

4.

Глава 1. Расчёт тепловой схемы ПГУ
Для газотурбинной установки модели Siemens V94.2:
• Температура воздуха на входе в компрессор………………... Т1 = 288 К;
• Расход воздуха ………………………………..………….. Gв = 513,9 кг/с;
• Температура газов перед газовой турбиной ……………….. Т3 = 1373 К;
• Степень сжатия в компрессоре ………………………………… πк = 11,1.
Для паровой турбины К-150-7,7 ЛМЗ:
• Расход пара высокого давления ……………………...….. Dвд = 47,5 кг/с;
• Давление пара высокого давления ……………………… Pвд = 7,7 МПа;
• Температура пара высокого давления …………………..….. tвд = 522 °С;
• Расход пара низкого давления ……………………..…….. Dнд = 8,5 кг/с;
• Давление пара низкого давления ………...……………... Рнд = 0,6 МПа;
• Температура пара низкого давления …………..………….. tнд = 199 °С;
• Давление в отборе на верхний сетевой подогреватель .... Рвс = 0,2 МПа;
• Давление в отборе на нижний сетевой подогреватель ….. Рнс = 0,09 МПа;
• Тепловая нагрузка отопительная (по обоим отборам)....QT = 28700 МВт;
• Расчетное давление в конденсаторе ….……………..………..0,0097 Мпа;;
4

5.

Глава 1. Расчёт тепловой схемы ПГУ
5

6.

Глава 1. Расчёт тепловой схемы ПГУ
ГТУ Siemens V94.2 и КУ П-96
• Для КУ:
• DвдГТУ = 91.83 кг/с;
• DндГТУ= 16.43 кг/с;
6

7.

Глава 1. Расчёт тепловой схемы ПГУ
К-150-7,7 ЛМЗ и конденсатор К-2-6000-1.
7

8.

Глава 1. Расчёт тепловой схемы ПГУ
8

9.

Глава 2. Расчет параметров и геометрических размеров осевого
компрессора и газотурбинной установки марки Siemens V94.2
Во второй главе произведен конструктивный расчет компрессора и газовой турбины ГТУ.
Расчет проводился на ЭВМ, в программе, разработанной Айратом Багаутдиновичем Шигаповым,
которая была составлена на языке алгоритмического программирования FORTRAN версии Visual
Fortran. По результатам расчета данной ГТУ, количество ступеней в компрессоре и газовой
турбине составило 14 и 2, соответственно. Рассчитаны размеры газовой турбины, по результатам
которых сделан чертеж.
9

10.

Глава 2. Расчет параметров и геометрических размеров осевого
компрессора и газотурбинной установки марки Siemens V94.2
Чертёж ГТУ Siemens V94.2
10

11.

11

12.

Глава 3. Спец. вопрос на тему «Топливная система газотурбинной
установки»
В
данной
главе
характеристики
рассматриваются
топливной
газотурбинной
установки
Исследование
технических
системы
Siemens
V94.2.
параметров
двигателя V94.2, мощности валовой силовой
турбины,
а
также
топлива
позволит
видов
более
используемого
глубоко
понять
принципы работы данной установки.
Siemens серии SGT5-2000 (V94.2)
12

13.

Глава 3. Спец. вопрос на тему «Топливная система газотурбинной
установки маркиV94.2»
Актуальность работы заключается в необходимости оптимизации работы
газотурбинной установки Siemens V94.2, увеличения его эффективности и
надёжности. Анализ топливной системы, её особенностей и влияния на
общую производительность установки позволит выявить возможные
улучшения и оптимизации.
13

14.

Схема работы газотурбинной установки в условных обозначениях
Воздух из атмосферы поступает на вход воздушного компрессора, который представляет собой роторную
турбомашину с проточной частью, состоящей из вращающихся и неподвижных решеток. Ротор компрессора
приводится газовой турбиной. Поток сжатого воздуха подается в одну, две или более камер сгорания. При этом в
большинстве случаев поток воздуха, идущий из компрессора, разделяется на два потока. Первый поток
направляется к горелочным устройствам, куда также подается топливо (газ или жидкое топливо). При сжигании
топлива образуются продукты сгорания топлива высокой температуры.
15

15.

Газотурбинная установка с горением при постоянном давлении
Принцип действия ГТУ: Из атмосферы воздух забирают компрессором К, после чего при повышенном давлении
его подают в камеру сгорания КС, куда одновременно подводят жидкое топливо топливным насосом ТН или
газообразное топливо от газового компрессора. В камере сгорания воздух разделяется на два потока: один поток в
количестве, необходимом для сгорания топлива, поступает внутрь жаровой трубы ЖТ; второй – обтекает жаровую
трубу снаружи и подмешивается к продуктам сгорания для понижения их температуры. Процесс сгорания в камере
происходит при почти постоянном давлении. Получающийся после смешения газ поступает в газовую турбину Т, в
которой, расширяясь, совершает работу, а затем выбрасывается в атмосферу.
15

16.

Газотурбинная установка с горением при постоянном объёме
Принцип действия такой ГТУ: В камеру сгорания 3 через воздушный клапан 4 от компрессора 1 подают воздух,
который через газовый клапан 6 вытесняет оставшиеся продукты сгорания. При заполнении камеры воздухом
открывается топливный клапан 2, через который поступает топливо. После заполнения камеры воздухом и
топливом все клапаны закрываются и при помощи запального устройства 5 смесь воспламеняется. Топливо
сгорает при постоянном объёме; при этом температура и давление в камере возрастают. При максимальном
давлении открывается газовый клапан 6, через который продукты сгорания отправляются к соплам газовой
турбины 7 и, расширяясь, совершают работу. При истечении газов из камеры сгорания давление в ней падает;
когда оно достигает уровня давления, создаваемого компрессором, вновь открывается воздушный клапан 4 и весь
процесс повторяется.
15

17.

Виды используемого топлива в топливной системе газотурбинной
установки Siemens V94.2
Топливная система газотурбинной установки Siemens V94.2 играет ключевую
роль в обеспечении эффективной работы двигателя. Она отвечает за подачу
топлива в камеры сгорания, где происходит процесс сжигания и
преобразования энергии топлива в механическую работу. Рассмотрим
различные виды используемого топлива в топливной системе Siemens V94.2 и
их влияние на работу установки.
15

18.

Виды используемого топлива в топливной системе газотурбинной
установки Siemens V94.2
Одним из основных видов топлива, применяемых в газотурбинных
установках, является природный газ. Природный газ является чистым и
эффективным видом топлива, который обладает высокими теплотворными
характеристиками. Использование природного газа позволяет снизить
выбросы вредных веществ в атмосферу, что делает его экологически более
безопасным вариантом.
15

19.

Виды используемого топлива в топливной системе газотурбинной
установки Siemens V94.2
Ещё одним распространенным видом топлива для газотурбинных установок
является дизельное топливо. Дизельное топливо обладает высокой
энергетической плотностью и хорошей стабильностью при хранении, что
делает его удобным для использования в различных условиях. Однако
дизельное топливо имеет более высокий уровень выбросов оксидов азота по
сравнению с природным газом, что может потребовать дополнительных мер
по очистке выбросов.
15

20.

Виды используемого топлива в топливной системе газотурбинной
установки Siemens V94.2
Также в качестве топлива для газотурбинных установок может использоваться
мазут. Мазут обладает высокой теплотворной способностью, что позволяет
достичь высокой эффективности работы установки, но мазут требует
специальной системы подготовки и очистки перед подачей в горелку, а также
может требовать дополнительных мер по очистке выбросов для соблюдения
экологических стандартов.
15

21.

Виды используемого топлива в топливной системе газотурбинной
установки Siemens V94.2
В некоторых случаях газотурбинные установки могут быть адаптированы для
работы на биотопливе или синтетических топливах. Эти виды топлива
могут быть более экологически чистыми и устойчивыми к колебаниям цен на
энергоносители. Однако использование биотоплива или синтетических
топлив может потребовать модификации топливной системы и
дополнительных исследований для обеспечения оптимальной работы
установки.
15

22.

Выводы
Топливная система газотурбинной установки Siemens V94.2 является важным
компонентом, определяющим эффективность и надёжность работы двигателя.
Постоянное совершенствование этой системы позволяет достичь оптимальных
результатов в эксплуатации установки.
Одним из ключевых параметров топливной системы является тип используемого топлива.
Газотурбинная установка Siemens V94.2 может работать на различных видах топлива,
таких как природный газ, мазут, дизельное топливо и другие. Выбор типа топлива зависит
от факторов: включая стоимость, доступность, экологические аспекты и требования к
мощности установки.
Выбор типа топлива, расход топлива, параметры подачи топлива, а также система
управления – все эти аспекты необходимо учитывать при проектировании, эксплуатации и
модернизации газотурбинных установок для обеспечения оптимальной работы и
максимальной эффективности.
Важно также учитывать влияние окружающей среды на работу топливной системы.
Экстремальные условия эксплуатации, такие как высокие или низкие температуры,
высокая влажность или загрязнённость воздуха, могут потребовать дополнительных мер
по защите и обслуживанию топливной системы.
24

23.

Глава 4. Мероприятия по снижению загрязнения воздушной
среды выбросами ГТУ Nox И CO.
К
сожалению,
процесс
производства
электроэнергии не обходится без вреда окружающей
среде, в том числе при использовании газотурбинных
установок. Выбросы ГТУ могут оказывать опасное
влияние на окружающий мир и здоровье человека.
Необходимо стремится к совершенствованию камер
сгорания ГТУ с целью снижения выбросов вредных
веществ.
25

24.

Глава 5. Защита от вибрации ГТУ
Вибрация является постоянным спутником работы ГТУ и является опасным явлением как для
самой установки, так и для персонала, обслуживающего эту установку. Необходимо ответственно
подходить к обслуживанию ГТУ для избегания превышения допустимых уровней вибрации,
проводить диагностику установки и следить за уровнем вибрации с помощью датчиков. Кроме
того, при наборе персонала на работу, необходимо учитывать отрицательное влияние вибрации на
центральную нервную систему и с осторожностью назначать на соответствующие должности
людей с подобными проблемами со здоровьем.
26

25.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!