Поделиться "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
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.
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 |
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 |
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 |
Поделиться "Как отличаются КПД ГТУ и КПД ПГУ для отечественных и зарубежных электростанций"