Влияние состава топлива на энергетические параметры газотурбинной установки

ЦЕЛЬ. Изучить возможность сжигания в стационарной энергетическ ой газотурбинной установке General Electric PG111 6FA природного газа разных месторождений. МЕТОДЫ. Для проведения исследований определена аппроксимация термодинамических свойств топлив различного состава. В настоящее время газотурбинные технологии представляют собой одну из самых стабильно развивающихся областей, связанных с модернизацией генерирующего оборудования. В республике Татарстан происходит модернизац ия электрических станций единичными газотурбинными установками, так и установками в составе парогазового энергоблока. РЕЗУЛЬТАТЫ. Проведенные исследования позволяют оценить влияние компонентного состава топлива на работоспособность газовой турбины. Сравнит ельные исследования позволяют оценить изменения энергетических характеристик газовой турбины, работающей в составе парогазового энергоблока. Исследование показывает, что изменения состава топлива оказывает влияние на энергетические характеристики газотурбинной установки (коэффициент полезного действия, расход воздуха). Работа при отклонении индекса Воббе не допустима. Отклонение индекса Воббе для города Заинска составляет 5.29 %, следовательно, при установке газовой турбины GE PG111 6 FA необходимо изменить настройку топливной системы. Для синтез -газа отклонение индекса Воббе составило 22,23%, применение данного топлива недопустимо, без изменения конструкции и настройки топливной системы, так как пропускная способность топливной системы не рассчитана на расх од 27,8 кг/с. Наименьшие значения количества СО₂, NО, O₂ в составе продуктов сгорания достигаются на топливном газе города Казани. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использование синтез-газа, как единственного топлива , нежелательно при работе газовой турбины в парогазовом блоке, так как теплотворная способность уходящих газов при работе на синтез -газа минимальна и составляет 94,3 МВт – это окажет влияние на работу паровой турбины.

Парогазовая установка, газотурбинная установка, топливный газ, состав топлива, коэффициент полезного действия, экология, выбросы в атмосферу

1. Kotowicz J., Job M., Brzeczek M. The characteristics of ultramodern combined cycle power plants // Energy. 2015. V. 92(12). pp. 197-211.

2. Vries de H., Mokhov A. V., and Levinsky H. B. The impact of natural gas/hydrogen mixtures on the performance of end-use equipment: Interchangeability analysis for domestic appliances // Applied Energy. 2017. V. 208. pp. 1007-1019.

3. Cho H.M. and. He B.Q. Combustion and emission characteristics of a lean burn natural gas engine // (International Journal of Automotive Technology. 2008. V. 9.b N 4. pp. 415 -422.

4. Lokini P., Roshan D K and Kushari A. Influence of Swirl and Primary Zone Airflow Rate on the Emissions and Performance of a Liquid-Fueled Gas Turbine Combustor // Journal of Energy Resources Technology-Transactions of the Asme. Proceedings Paper.2019. V. 141. N 6. P. 9.

5. Marin G.E., Mendeleev D.I., Akhmetshin A.R. Analysis of Changes in the Thermophysical Parameters of the Gas Turbine Unit Working Fluid Depending on the Fuel Gas Composition // International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon). Vladivostok: IEEE, 2019. pp. 1-4.

6. Pujihatma P., Hadi S.P., Sarjiya, et al. Combined heat and power - multi-objective optimization with an associated petroleum and wet gas utilization constraint // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2018. V. 54. pp. 25-36.

7. Сорока Б.С., Воробьев Н.В. Эффективность использования газового топлива и окислительной смеси при их увлажнении // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2019. Т. 62. №. 6.

8. Сорока Б.С. Влияние климатических факторов на теплотехнические характеристики, энергетическую эффективность и оценка экологических последствий сжигания газового топлива // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2017. №. 4-6. С. 116-129.

9. Менделеев Д.И., Марьин Г.Е., Ахметшин А.Р. Показатели режимных характеристик парогазового энергоблока ПГУ-110 МВт на частичных нагрузках // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2019. Т. 11. № 3(43). С. 47-56.

10. Mehrpanahi and Payganeh G.H. Multi-objective optimization of IGV position in a heavy-duty gas turbine on part-load performance // Applied Thermal Engineering. 2017. V. 125. pp. 1478-1489,

11. Zheng L.K, Cronly J, Ubogu E, et al. Experimental investigation on alternative fuel combustion performance using a gas turbine combustor // Applied Energy. 2019. V. 238. pp. 1530-1542,

12. Zheng L.K., et al. Effects of Alternative Fuel Properties on Particulate Produ ced in a Gas Turbine Combustor // Energy & Fuels. 2018. V. 32. N. 9. pp. 9883-9897.

13. Esclapez L., et al. Fuel effects on lean blow-out in a realistic gas turbine combustor // Combustion and Flame. 2017. V. 181. pp. 82-99,

14. Батрамеев В.А., Илясов Л.В. Математическая модель сигнала анализатора низшей объемной теплоты сгорания газообразных топлив // Математические методы в технике и технологиях–ММТТ-23: Сб. трудов 23 Междунар. науч. конф. 2011. Т. 12. С. 124.

15. Батрамеев В.А., Варламов А. П., Илясов Л. В. Лабораторный анализатор низшей объемной теплоты сгорания газов // Технологии нефти и газа. 2012. №. 2. С. 61-64.

16. Madhlopa A. Gas Turbine Fuels and Fuel Systems" in Principles of Solar Gas Turbines for Electricity Generation (Green Energy and Technology // New York: Springer. 2018. pp. 27-49.

17. Liu JL and CE. Dumitrescu. Numerical Investigation of Methane Number and Wobbe Index Effects in Lean-Burn Natural Gas Spark-Ignition Combustion // Energy & Fuels. 2018. V. 33. N. 5. pp. 4564 4574.

18. Shaker M., Sundfor E., Farine G. Design and Optimization of a Low Power and Fast Response Viscometer Used for Determination of the Natural Gas Wobbe Index // Ieee Sensors Journal. 2019. V. 19. N 23. pp. 10999-11006.

19. Roy P.S., Ryu C and Park CS. Predicting Wobbe Index and methane number of a renewable natural gas by the measurement of simple physical properties. 2018. Fuel. V. 224. pp. 121-127.