Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Турбомашины и турбоустановки

Диссертационная работа:

Абуд Нуреддин Атьяла Эль-фазаа. Совершенствование энергетических газотурбинных установок, используемых в Ливии, для повышения выработки электрической энергии : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.12 / Абуд Нуреддин Атьяла Эль-фазаа; [Место защиты: С.-Петерб. политехн. ун-т].- Санкт-Петербург, 2009.- 172 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2030

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕННЕЙ 5

ВВЕДЕНИЕ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 7

ГЛАВА 1: Состояние и развитие энергетики в Ливии.

Обзор и анализ тепловых схем комбинированных газопаровых турбинных установок 13

1 Состояние и развитие энергетики в Ливии 13

1.1 Предстоящие проекты по производителям электроэнергии 13

1.1.1 Проекты линий электропередач 14

1.1.2 Использование солнечных электростанций 14

1.1.3 Изучение возможностей использования энергии ветра в республике 15

1.2 Современное состояние и перспективы использования газопаровых установок 17

1.3 Комбинированные установки на базе ГТУ 20

1.4 Типовые тепловые схемы энергетических комбинированных установок с промперегревом пара и без него и разным числом контуров 42

1.5 Основные производители энергетических комбинированных установок 49

1.6 Постановка и задачи исследований 52

ГЛАВА 2: Теоретическое исследование возможностей построения газопаровых установок на базе существующих в Ливии ГТУ..53

2.1 Тепловые схемы и основные характеристики ГТУ 53

2.1.1 Тепловая схема одновальной ГТУ простого типа 53

2.1.2 Тепловая схема ГТУ с охлаждаемой высокотемпературной турбиной 62

2.1.3 Определение параметров рабочего процесса в характерных сечениях проточной части ГТУ при использовании стандартного углеводородного топлива

2.2 Уточнение параметров рабочего процесса и характеристик ГТУ при учете зависимости теплоемкости рабочего тепла от температуры 71

2.3 Влияние характеристик ГТУ на КПД и располагаемую мощность за турбиной 74

2.4 Выбор параметров паровых турбин комбинированных установок...75

2.5 Показатели котла-утилизатора 76

2.6 Математические модели

2.6.1 Газопаровые установки с котлом- утилизатором 78

2.6.2 Расчёт энтальпии продуктов сгорании 84

2.6.3 Основные уравнения для теплофизических свойств воды и водяного пара 89

2.6.4 Дополнительные уравнения для теплофизических свойств воды и водяного пара 98

2.7 Теплообмен в котле - утилизаторе 108

2.8 Расчетное исследование возможности повышения экономичности газопаровых установок на базе ГТУ GT13D,GT13E1,GT13E2 Ill

ГЛАВА 3: Исследование показателей работы компрессора и ГТУ в целом при впрыске воды в компрессор 121

3.1 Результаты исследований показателей работы компрессора при впрыске воды 121

3.2 Впрыск воды в воздушный тракт как эффективный способ улучшения параметров работы газотурбинных установок 122

3.3 Результаты исследований показателей газотурбинной установки с впрыском воды в проточные части компрессора

3.3.1 Обобщение опытных данных 125

3.3.2 Влияние температуры наружного воздуха на КПД и мощность ГТУ 129

ГЛАВА 4: Повышение показателей ГТУ за счет впрыска воды или пара в камеру сгорания ГТУ 141

4.1 Применение впрыска в камеру сгорания воды или пара для повышения показателей ГТУ 141

4.1.1 Характеристики контактных установок 141

4.1.2 Влияние впрыска воды в камеру сгорания на основные показатели ГТУ 144

4.1.3 Результаты расчётных исследований по впрыску воды или пара в камеру сгорания ГТУ 150

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 163

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1  

Введение к работе:

Энергетика является ведущей областью в создании и укреплении материально-технической базы всей экономики. Достижения энергетики проявляются во всех сферах деятельности общества.

На современном этапе жизни общества огромное значение имеет бесперебойное снабжение промышленности топливом, экономия энергии, сбережение энергоресурсов.

Преимущество электрической энергии перед другими видами в простоте и экономности её передачи на большие расстояния, лёгкой делимости между потребителями разной мощности, в высоком уровне гигиенических условий труда.

Большое значение для устойчивой работы промышленности, улучшения жизни населения имеет централизация электроснабжения, т.е. создание единой энергосистемы. Энергосистема обеспечивает распределение между электростанциями, рациональное использование не совпадения во времени нагрузки в различных часовых поясах системы. Она позволяет сохранить резерв мощностей на электрических станциях и полностью запитать электрооборудование.

Как известно, газотурбинной установкой называют силовую установку, состоящую из газотурбинного двигателя, вспомогательного оборудования, воздухозаборного устройства с фильтрами и шумоглушителями, газоотводящего тракта с теплоутилизационным оборудованием и др. За сравнительно короткий срок, отсчитываемый с послевоенного времени, газотурбинная установка прошла сложный путь развития и получила значительное распространение в различных областях промышленности. Современным транспортным ГТД присущи следующие достоинства: небольшие габариты и масса; быстрота запуска, высокая маневренность, агрегатность и компактность; упрощение вспомогательных механизмов и систем, и, как следствие, надёжность; большие потенциальные возможности по дальнейшему улучшению характеристик. Последнее достигается за счёт:

1. Повышения КПД турбин и компрессоров путём разработки и внедрения новых эффективных профилей, снижения общих потерь энергии в турбинных и компрессорных ступенях; совершенствования аэродинамических свойств и уменьшения потерь давления в воздухоприёмных, газо-выпускных, переходных патрубках, диффузорах, теплообменных аппаратах и фильтрах;

2. Применения новых жаропрочных материалов, совершенствования и разработки новых систем охлаждения лопаточных аппаратов, дисков и других элементов турбин с целью дальнейшего увеличения начальной температуры газа;

3. Создания эффективных теплообменных аппаратов;

4. Совершенствования и разработки новых камер сгорания для использования тяжёлого топлива;

5. Утилизации теплоты отработавших газов, так как их температура достаточно велика.

Наряду с достоинствами у ГТУ имеется также ряд недостатков:

• сравнительно небольшой ресурс;

• повышенные требования к качеству топлива; выброс больших масс газов высокой температуры до 600-650 °С, что снижает КПД установки.

Паротурбинные установки уступают газотурбинным в отношении массы и габаритов, требуют большего числа вспомогательных механизмов и систем, на запуск установки уходит больше времени, но зато к числу преимуществ паротурбинной установки можно отнести следующие:

• высокая надёжность, большой межремонтный период и срок службы; • возможность работы на самых дешёвых низкосортных видах топлива; достаточная безопасность.

Стремление сочетать достоинства установок различных типов явилось одной из главных причин создания комбинированных энергетических установок. Это позволяет существенно снизить полную массу энергетической установки, сочетать высокую экономичность установки на режимах полной и частичной нагрузок, а также значительно улучшить другие показатели работы двигателя.

Общей установленной мощности явно недостаточно для решения поставленных перед энергетикой Ливии задач. Предполагаемое строительство солнечных и ветряных электростанций не обеспечивает необходимых высоких темпов развития энергетики.

Поэтому нужно создавать мощные тепловые электростанции традиционных типов, а также внедрять перспективные комбинированные установки, обладающие высоким коэффициентом полезного действия. Решить задачу повышения выработки электроэнергии можно не только за счет строительства новых электростанций, но и путем модернизации действующих. Поэтому в работе рассмотрены вопросы модернизации газотурбинных установок (ГТУ) на тепловых электростанциях.

Модернизация может быть осуществлена за счет создания комбинированных газопаровых установок на базе существующих в Ливии газотурбинных установок (ГТУ), а также внедрения ряда мероприятий по впрыску воды или пара в компрессор и камеру сгорания ГТУ. Поэтому исследования в этой области являются актуальными для Ливии.

Комбинированные газопаровые установки (ГПУ) получили развитие в ряде областей промышленности, особенно в электроэнергетике и в судовой энергетике. В последние годы газотурбинные и газопаровые установки (ГТУ и ГПУ) заняли важное место в электроэнергетике мира. Вследствие того, что доля газа в топливном балансе мира высока (более 60 %), внедрение высокоэффективных газопаровых технологий является общепризнанной стратегией развития тепловой энергетики [51]. Уже много стран в мире применяют ГПУ с утилизационными котлами для новых электростанций, работающих на природном газе. Сейчас их КПД уже достиг 52—54 % и в ближайшей перспективе возрастет до 58—60 %.

В настоящее время разработаны ГТД четвёртого и пятого поколения, на базе которых будут создаваться ГПУ нового поколения. Это требует программных продуктов нового поколения на основе математических моделей оборудования с большим числом уровней котлов-утилизаторов по давлению, с впрыском воды или пара в проточные частые ГТУ, в связи с этим тема является актуальной для Ливии.

Целью работы является повышение выработки электроэнергии за счет модернизации существующих в Ливии ГТУ.

Задачи исследования:

• изучение, выбор и обоснование модернизации существующих ГТУ путем преобразование их в ГПУ;

• На базе анализа, обработки и обобщения опубликованных опытных данных, определение влияния впрыска воды в проточные части компрессора на его мощность и на показатели ГТУ в целом.

• Выполнение сравнительного анализа влияния впрыска воды или пара в камеру сгорания на КПД и мощность ГТУ.

Публикации. По теме диссертация опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы.

Основной текст изложена на 172 страницах, диссертация содержит 76 рисунков, 29 таблиц, список использованных источников, включающий 68 наименования.

Основное содержание работы Во введении

Обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель исследования, приведены основные защищаемые положения, практическая ценность работа, дано описание структуры диссертации. В первой главе представлен анализ обзор и современное состояние развития энергетики в Ливии. Приведена структура выработки энергии; рассмотрены объемы выработки электрической энергии на тепловых станциях в Ливии, обзор и анализ тепловых схем комбинированных газопаровых турбинных установок ГПУ, имеющих большое число тепловых схем, различающихся числом контуров по давлению пара (от 1ого до Зех) числом цилиндров паровой турбины (от 1ого до Зех), наличием или отсутствием промперегрева пара. На рис.2 показана обобщенная тепловая схема энергетической ГПУ (трехконтурная с промперегревом пара, три паровые турбины). Остальные варианты ГПУ рассмотрены при описании модели и компьютерной программы.

Кроме того, выполнен обзор парогазовых установок, применяемых в составе тепловых электростанций. Во второй главе

Проведены теоретические исследования характеристик газопаровых установок различных структур:

с одним, двумя и тремя уровнями давления пара с промежуточным перегревом пара.

Выбор параметров паровых турбин комбинированных установок.

Для выбора паротурбинных установок (ПТУ) комбинированного цикла был проведен анализ КУ.

Рассмотрены теоретические аспекты выбора параметров в характерных сечениях газопаровых установок. Оценка параметров за ГТУ. Третья глава посвящена изучению и обобщению опубликованных опытных данных влияния впрыска воды в проточные части компрессора на мощность и КПД ГТУ.

В приведенных исследованиях были получены и обобщены опытные данные о значительном увеличении мощности и экономичности работы газотурбинной установки при впрыске воды в проточные части компрессора. В четвертой главе проводится численный анализ влияния различных впрысков воды или пара в камеру сгорания газотурбиной установки (ГТУ). Были проанализированы результаты исследование энергетических показателей rry(GT13D,GT13El,GT13E2).

Диссертация выполнена на кафедре турбинных двигателей и установок Санкт-Петербургского государственного политехнического университета под руководством профессора, д.т.н., Рассохина В.А.  


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net