Как отличаются КПД ГТУ и КПД ПГУ для отечественных и зарубежных электростанций

В статье рассказывается о том, как вычисляется КПД простейшей ГТУ, даны таблицы разных ГТУ и ПГУ для сравнения их КПД и других характеристик.

В области промышленного использования газотурбинных и парогазовых технологий Россия значительно отстала от пере­довых стран мира.

Мировые лидеры в производстве газовых и парогазовых энергоустановок большой мощности: GE, Siemens Wistinghouse, ABB — достигли значений единичной мощности газотурбинных установок 280—320 МВт и КПД свыше 40 %, с утилизационной паросиловой надстройкой в парогазовом цикле (называемом также бинарным) — мощности 430—480 МВт при КПД до 60 %. Если есть вопросы по надежности ПГУ - то читайте эту статью.

Эти впечатляющие цифры служат в качестве ори­ентиров при определении путей развития энергомашиностро­ения России.

Как определяется КПД ГТУ

Приведем пару простых формул, чтобы показать, что такое КПД газотурбинной установки:

Внутренняя мощность турбины:

  • Nт = Gух * Lт, где Lт – работа турбины, Gух – расход уходящих газов;

Внутренняя мощность ГТУ:

  • Ni гту = Nт – Nк, где Nк – внутренняя мощность воздушного компрессора;

Эффективная мощность ГТУ:

  • Nэф = Ni гту * КПД мех, КПД мех – КПД связанный с механическими потерями в подшипниках, можно принимать 0,99

Электрическая мощность:

  • Nэл = Ne * КПД эг, где КПД эг – КПД связанный с потерями в электрическом генераторе, можно принять 0,985

Располагаемая теплота топлива:

  • Q расп = Gтоп * Qрн, где Gтоп – расход топлива, Qрн – низшая рабочая теплота сгорания топлива

Абсолютный электрический КПД газотурбинной установки:

  • КПДэ = Nэл/Q расп
парогазовая тэц

парогазовая тэц

КПД ПГУ выше, чем КПД ГТУ так как в Парогазовой установке используется тепло уходящих газов ГТУ. За газовой турбиной устанавливается котел-утилизатор в котором тепло от уходящих газов ГТУ передается рабочему телу (питательной воде) , сгенерированный пар отправляется в паровую турбину для генерации электроэнергии и тепла.

Читайте также:  Технические особенности при выборе парогазовой установки для ТЭЦ

КПД ПГУ обычно представляют соотношением:

  • КПД пгу = КПД гту*B+(1-КПД гту*B)*КПД псу

B – степень бинарности цикла

КПД псу – КПД паросиловой установки

  • B = Qкс/(Qкс+Qку)

Qкс – теплота топлива, сжигаемого в камере сгорания газовой турбины

Qку – теплота дополнительного топлива сжигаемого в котле-утилизаторе

При этом отмечают, что если Qку = 0, то B = 1, т. е. установка является полностью бинар­ной.

Влияние степени бинарности на КПД ПГУ

B КПД гту КПД псу КПД пгу
1 0,32 0,3 0,524
1 0,36 0,32 0,565
1 0,36 0,36 0,590
1 0,38 0,38 0,612
0,3 0,32 0,41 0,47
0,4 0,32 0,41 0,486
0,3 0,36 0,41 0,474
0,4 0,36 0,41 0,495
0,3 0,36 0,45 0,51
0,4 0,36 0,45 0,529

Давайте приведем последовательно таблицы с характеристиками эффективности ГТУ и вслед за ними показатели ПГУ с этими газовыми машинами, и сравним КПД отдельной ГТУ и КПД ПГУ.

Характеристики современных мощных ГТУ

Газовые турбины фирмы ABB

Характеристика Модель ГТУ
GT26ГТУ с промперегревом GT24ГТУ с промперегревом
Мощность ISO МВт 265 183
КПД % 38,5 38,3
Степень повышения давления компрессора 30 30
Расход рабочего тела на выхлопе ГТУ кг/с 562 391
Начальная температура, перед рабочими лопатками 1 ст. С 1260 1260
Температура рабочего тела на выхлопе С 610 610
Частота вращения генератора 1/с 50 50

Парогазовые установки с газовыми турбинами ABB

Характеристика Модель ГТУ
GT26ГТУ с промперегревом GT24ГТУ с промперегревом
Состав газотурбинной части ПГУ 1х GT26 1х GT24
Модель ПГУ КА26-1 КА24-1
Мощность ПГУ МВт 387.0 267.3
КПД ПГУ % 58.5 57.3

Газовые турбины фирмы GE

Характеристика Модель ГТУ
MS7001FA MS9001FA MS7001G MS9001G
Мощность ISO МВт 159 226,5 240 282
КПД % 35,9 35,7 39,5 39,5
Степень повышения давления компрессора 14,7 14,7 23,2 23,2
Расход рабочего тела на выхлопе ГТУ кг/с 418 602 558 685
Начальная температура, перед рабочими лопатками 1 ст. С 1288 1288 1427 1427
Температура рабочего тела на выхлопе С 589 589 572 583
Частота вращения генератора 1/с 60 50 60 50
Читайте также:  Зачем строить Парогазовые ТЭЦ? В чем преимущества парогазовых установок.

Парогазовые установки с газовыми турбинами GE

Характеристика Модель ГТУ
MS7001FA MS9001FA MS7001G MS9001G
Состав газотурбинной части ПГУ 1хMS7001FA 1хMS9001FA 1хMS9001G 1хMS9001H
Модель ПГУ S107FA S109FA S109G S109H
Мощность ПГУ МВт 259.7 376.2 420.0 480.0
КПД ПГУ % 55.9 56.3 58.0 60.0

Газовые турбины фирмы Siemens

Характеристика Модель ГТУ
V64.3A V84.3A V94.3A
Мощность ISO МВт 70 170 240
КПД % 36,8 38 38
Степень повышения давления компрессора 16,6 16,6 16,6
Расход рабочего тела на выхлопе ГТУ кг/с 194 454 640
Начальная температура, перед рабочими лопатками 1 ст. С 1325 1325 1325
Температура рабочего тела на выхлопе С 565 562 562
Частота вращения генератора 1/с 50/60 60 50

Парогазовые установки с газовыми турбинами Siemens

Характеристика Модель ГТУ
V64.3A V84.3A V94.3A
Состав газотурбинной части ПГУ 2хV64.3A 2хV84.3A 2хV94.3A
Модель ПГУ GUD2.64.3A GUD2.84.3A GUD2.94.3A
Мощность ПГУ МВт 205.0 499.0 705.0
КПД ПГУ % 54.4 56.9 57.2

Газовые турбины Westinghouse-Mitsubishi-Fiat

Характеристика Модель ГТУ
501F 501G 701F 701G1 701G2
Мощность ISO МВт 167 235,2 251,1 271 308
КПД % 36,1 39 37 38,7 39
Степень повышения давления компрессора 14 19,2 16,2 19 21
Расход рабочего тела на выхлопе ГТУ кг/с 449,4 553,4 658,9 645 741
Начальная температура, перед рабочими лопатками 1 ст. С 1260 1427 1260 1427 1427
Температура рабочего тела на выхлопе С 596 590 569 588 574
Частота вращения генератора 1/с 60 60 50 50 50

Парогазовые установки с газовыми турбинами Westinghouse-Mitsubishi-Fiat

Характеристика Модель ГТУ
501F 501G 701F 701G1 701G2
Состав газотурбинной части ПГУ 1x501F 1x501G 1x701F 1x701G1 1x701G2
Модель ПГУ 1x1501F 1x1501G 1x1701F 1x1701G1 1x1701G2
Мощность ПГУ МВт 256.4 349.1 356.1 400 454
КПД ПГУ % 56.2 58.3 55.1 58 58
Читайте также:  Надежность парогазовых установок ПГУ

Газовые турбины АО ЛМЗ и СПБ «Машпроект»

Характеристика Модель ГТУ
ГТЭ-150 ГТГ-110
Мощность ISO МВт 160 110
КПД % 32,1 36
Степень повышения давления компрессора 12,6 14,7
Расход рабочего тела на выхлопе ГТУ кг/с 630 367
Начальная температура, перед рабочими лопатками 1 ст. С 1068 1163
Температура рабочего тела на выхлопе С 525 517
Частота вращения генератора 1/с 50 50

Парогазовые установки с газовыми турбинами АО ЛМЗ и СПБ «Машпроект»

Характеристика Модель ГТУ
ГТЭ-150 ГТГ-110
Состав газотурбинной части ПГУ 2хГТЭ-150 2хГТГ-110
Модель ПГУ ПГУ-480 ПГУ-325
Мощность ПГУ МВт 482 315
КПД ПГУ % 50 51,5
(Visited 2 639 times, 4 visits today)

Читайте также

Комментарии закрыты.