Использование водоохлаждаемых газоходов в качестве теплоутилизаторов газоперекачивающих агрегатов
Аннотация
Одним из направлений повышения эффективности эксплуатации газоперекачивающих агрегатов является применение систем утилизационного теплоснабжения промышленных площадок и близлежащих объектов. Для этих целей используются рекуперативные теплообменники вода–газ и котлы–утилизаторы. Поскольку эти аппараты имеют развитую поверхность теплообмена, их установка на пути отходящих газов может создавать значительное гидравлическое сопротивление. Это служит причиной существенного снижения вырабатываемой газовой турбиной электрической мощности. Рассмотрены рекуперативные утилизаторы теплоты отходящих газов газоперекачивающих агрегатов, выполненных в виде водо- охлаждаемых газоходов, устанавливаемых на секцию дымовой трубы. Преимуществом такой конструкции является сниженное гидравлическое сопротивление по газу в сравнении с традиционными экономайзерами и воздухоохладителями, а недостатком — небольшая поверхность теплообмена, а значит, и тепловая мощность аппаратов. Последнее компенсируется тем фактом, что газоперекачивающие агрегаты находятся на удалении от крупных потребителей тепловой энергии и утилизируемое тепло может быть использовано только на смежных технических объектах. Проведены многовариантные поверочные расчёты для трёх видов поверхностей теплообмена водоохлаждаемого газохода: гладкой цилиндрической поверхности — внутренней поверхности самого газохода; цилиндрической поверхности, оребренной со стороны газа плоскими продольными ребрами (охлаждающая вода в этих случаях течет в кольцевом зазоре между газоходом и внешним концентрическим кожухом); поверхности, сформированной из цилиндрических труб, по которым течет охлаждающая вода. Конструкция утилизаторов проанализирована с помощью целевой функции, учитывающей теплогидравлические характеристики теплообменников. Определены тепловые мощности теплоутилизаторов, требуемые затраты электрической мощности на прокачку охлаждающей воды и влияние аппаратов на мощность турбины. Сделаны выводы об оптимальных конструкциях подобных теплообменников.
Литература
2. Carapellucci R. A Unified Approach to Assess Performance of Different Techniques for Recovering Exhaust Heat From Gas Turbines // Energy Conversion and Management. 2009. V. 50. Pp. 1218 — 1226.
3. Теплообменники энергетических установок. Екатеринбург: Изд-во Сократ, 2003.
4. Тимошенко С.Н., Тищенко П.И. Проблемы эксплуатации водоохлаждаемых элементов дуговых сталеплавильных печей высокой мощности // Наукові праці Донецького національного техн. ун-ту. Серія «Металургія». 2009. Вип. 11 (159). С. 58 — 65.
5. Швец М., Сталинский Д. Очистка газов в металлургических производствах // НМ — оборудование. 2007. № 2. С. 50 — 57.
6. Гаряев А.Б., Прун О.Е., Клименко А.В. Определение оптимального соотношения характеристик микроканальных теплообменных аппаратов // Теплофизика и аэромеханика. 2015. Т. 22. № 6. С. 751 — 760.
7. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М.: Изд. дом МЭИ, 2008.
8. Костюк А.Г., Фролов В.В., Булкин А.Е., Трухний А.Д. Турбины тепловых и атомных электрических станций. М.: Изд-во МЭИ, 2001.
9. Справочник по расчетам гидравлических и вентиляционных систем. СПб.: АНО НПО «Мир и Семья», НПО «Профессионал», 2006.
10. Каталог энергетического оборудования. М.: Газотурбинные технологии, 2016.
---
Для цитирования: Прун О.Е., Гаряев А.Б., Сынков И.В. Использование водоохлаждаемых газоходов в качестве теплоутилизаторов газоперекачивающих агрегатов // Вестник МЭИ. 2018. № 3. С. 44—50. DOI: 10.24160/1993-6982-2018-3-44-50.
#
1. Carapellucci R., Giordano L. The Recovery of Exhaust Heat from Gas Turbines. Efficiency, Performance and Robustness of Gas Turbines. Rijeka: InTech, 2012.
2. Carapellucci R. A Unified Approach to Assess Performance of Different Techniques for Recovering Exhaust Heat From Gas Turbines. Energy Conversion and Management. 2009;50:1218 — 1226.
3. Teploobmenniki Energeticheskih Ustanovok. Ekaterinburg: Izd-vo Sokrat, 2003. (in Russian).
4. Timoshenko S.N., Tishchenko P.I. Problemy Ekspluatatsii Vodoohlazhdaemyh Elementov Dugovyh Staleplavil'nyh Pechey Vysokoy Moshchnosti. Naukovі Pratsі Donets'kogo Natsіonal'nogo Tekhn. Un-tu. Serіya «Metalurgіya». 2009;11 (159):58 — 65. (in Russian).
5. Shvets M., Stalinskiy D. Ochistka Gazov v Metallurgicheskih Proizvodstvah. NM — Oborudovanie. 2007;2:50 — 57. (in Russian).
6. Garyaev A.B., Prun O.E., Klimenko A.V. Opredelenie Optimal'nogo Sootnosheniya Harakteristik Mikro-kanal'nyh Teploobmennyh Apparatov. Teplofizika i Aeromekhanika. 2015;22;6:751 — 760. (in Russian).
7. Kirillin V.A., Sychev V.V., Sheyndlin A.E. Tekhnicheskaya Termodinamika. M.: Izd. Dom MPEI, 2008. (in Russian).
8. Kostyuk A.G., Frolov V.V., Bulkin A.E., Truhniy A.D. Turbiny Teplovyh i Atomnyh Elektricheskih Stantsiy. M.: Izd-vo MPEI, 2001. (in Russian).
9. Spravochnik po Raschetam Gidravlicheskih i Ventilyatsionnyh Sistem. SPb.: ANO NPO «Mir i Sem'ya», NPO «Professional», 2006. (in Russian).
10. Katalog Energeticheskogo Oborudovaniya. M.: Gazoturbinnye Tekhnologii, 2016. (in Russian).
---
For citation: Prun O.E., Garyaev A.B., Synkov I.V. Exhaust Gas Heat Utilization Employment Of Water-сooled Gas Pipes. MPEI Vestnik.2018;3:44—50. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2018-3-44-50.
