Характеристики ГТА малой мощности НПО им. В.Я.Климова

Таблица 4.8

Показатель	ГТД-1250	ТВ 2-117	ТВ 3-117	ТВ 7-117
Мощность, кВт	810	1100	1100	1835
КПД, %	26,7	22,4	24,5	30
Расход воздуха, кг/с	4,48	8,1	7,67	7,95
Степень сжатия	10,19	6,3	7,53	14,2
Температура, оС:
Начальная	939	840	803	112,7
за ГТА	465	440	410	507

 

Характеристика ГТА средней мощности с разрезным валом

Таблица 4.9

Показатель		Изготовитель и марка
		ПО "Машпроект"			ПО "Труд"	НПО "Сатурн"
		ГТГ-6	ГТГ-15	ГТ-17	НК-38	АЛ-3 СТ
электрическая
мощность, МВт		6,3	15	17	16	16
год создания		1991	1991	1993	1995	1993
КПД,%		31	28,1	34,5	38	35
расход воздуха кг/c		30,4	97,9	75	54	55
температура газов
перед турбиной		1000	863	1070	1203	1194
за турбиной		414	359	413	443	522

 

Приведённые характеристики ГТА позволяют объединить самые разнообразные требования потребителей. Создание мини – ТЭЦ возможно по следующим схемам:

- при отпуске тепловой энергии потребителям только за счёт утилизации тепла уходящих газов ГТА в котлах – утилизаторах (утилизационная схема);

- при использовании уходящих газов ГТА в качестве окислителя для сжигания топлива в топке обычного парового или водогрейного котла (сбросная схема);

- при использовании для покрытия пиковой тепловой нагрузки тепла топлива, сжигаемого перед котлом – утилизатором в дополнительной камере сгорания в среде уходящих газов (комбинированная схема).

Утилизационная схема обеспечивает максимальную электрическую мощность установки при заданном тепловом потреблении, однако, тепловая экономичность такой ГТУ невелика из-за большого избытка воздуха в уходящих газах. Для этой схемы необходимо разработать и освоить выпуск котлов – утилизаторов, допускающих работу ГТУ в северных регионах:

- чисто утилизационным, являющемся расчётным режимом ГТУ;

- автономном, при котором отпуск теплоты при остановке ГТА обеспечивается при сжигании газа или мазута в среде холодного воздуха;

- комбинированном – при сжигании газа или мазута в среде уходящих газов ГТА, что позволяет отказаться от установки пиковых водогрейных котлов.

Сбросная схема обеспечивает максимальное использование теплоты сгорания топлива, однако, электрическая мощность ГТУ при заданном тепловом потреблении минимальна. Значительное преимущество сбросной схемы заключается в том, что в ней могут использоваться серийно выпускаемые водогрейные и паровые котлы с незначительной реконструкцией горелочного фронта. Для паровых котлов необходимо также провести и ре конструкцию их конвективной части с установкой вместо воздухоподогревателя, экономайзера и калориферной установки для обеспечения работы котла и при остановленном ГТА.

Практически имеется возможность экономичные теплофикационные ГТУ по сбросной схеме с котлами различных типоразмеров, часть которых приведена в таблице 4.10

 

Основные показатели мини – ТЭЦ с ГТУ средней мощности, реализуемых по сбросной схеме

Таблица 4.10

электрическая		удельный расход		типоразмер
мощность ГТУ МВт		условного топлива на отпуск		оборудования
		электроэнергии	теплоты	ГТА	котла
1,8		144	38,9 (163)	ТВ7-117	DКВР-20
16		140	38,7 (162)	НК-38	Е-160-14
16		140	39,4 (165)	НК-38	КВГМ-100
20		141	38,4 (163)	АЛ-31 стэ	Е-160-14
20		140	39,4 (165)	АЛ-31 стэ	КВГМ-100

 

Все типы отечественных ГТА характеризуются значительным содержанием окислов азота в уходящих газах, в 2-3 раза превышающим условные нормы. Поэтому при использовании, например, утилизационной схемы необходимо осуществлять специальные мероприятия для подавления образования окислов азота в процессе сгорания топлива, либо очищать уходящие газы. В числе таких мероприятий может быть впрыск воды в проточную часть компрессора, воды или пара в камеру сгорания или каталитический способ очистки уходящих газов от оксидов азота. При применении же сбросной схемы и сжигании в топке котла природного газа с использованием современных горелочных устройств содержание оксидов азота в уходящих газах не превышает установленных норм.

Экономичность мини ТЭЦ с ГТУ достаточно высока по сравнению с паротурбинной ТЭЦ: на ТЭЦ с турбинами типа Р удельный расход топлива на отпускаемую электроэнергию составляет 160-165 г у.т./(кВт.ч), а на мини ТЭЦ с ГТУ – 140 – 144г у.т./(кВт.ч); удельный расход топлива на тепловую энергию для ТЭЦ составляет примерно 170кг у.т./Гкал, а для мини ТЭЦ – 163-165кг у.т./Гкал. Также низкие удельные расходы топлива для мини ТЭЦ с ГТУ по сбросной схеме обусловлены их простой тепловой схемой, исключающей утечки пара и конденсата, характерные для паротурбинных ТЭЦ, а также небольшим расходом электроэнергии на собственные нужды.

Важным условием в эффективности применения ГТУ малой и средней мощности на мини ТЭЦ является возможность их установки в действующих котельных при реконструкции и модернизации последних.

Для оценки экономической эффективности в условиях рыночной экономики в качестве основных показателей могут быть использованы: внутренняя норма доходности, срок окупаемости капиталовложений и рентабельность.

Экономическую эффективность малой энергетики рассмотрим на примере сравнения между собой комбинированной и раздельной схем электроснабжения для условий Северо- Западных районов России.

В качестве источников электроэнергии в выполненных расчётах принимались ГТУ, ПГУ и дизель электростанции (DВС)

 

Основные показатели раздельной схемы электроснабжения

(по сравнению с ГТУ – ТЭЦ)

Таблица 4.11

Показатель	Тепловая нагрузка, Гкал/ч
	10	20	50	100
годовой отпуск теплоты, тыс.Гкал	26	52	130	260
годовой отпуск электроэнергии т.МВт.ч	11	27,5	88	220
годовой расход топлива на
производство тепловой энергии тыс.т.у	4,6	9,1	22,8	45,5
относительная величина топливной
составляющей затрат на производство
теплоты %	25	40	55	60
топливная составляющая затрат
на производство теплоты тыс.дол.	232	456	1149	2293
полные затраты на тепло тыс.дол.	928	1148	2089	3822
затраты на электроэнергию тыс.дол	630	1150	5000	12500
суммарные затраты млн.дол.	1,56	2,7	7,09	16,32
суммарные капиталовложения млн.дол	2,25	4	8,8	15

 

Основные показатели комбинированной схемы энергоснабжения на базе ГТУ

Таблица 4.12

Показатель	Тепловая нагрузка, Гкал/ч
	10	20	50	100
годовой отпуск теплоты, тыс.Гкал	26	52	130	260
электрическая мощность МВт	2	5	16	40
годовой отпуск электроэнергии т.МВт.ч	11	27,5	88	220
годовой расход топлива тыс.ту.т	6,3	14,8	39,3	88,2
затраты на топливо тыс.дол	320	746	1971	4445
относительная величина топливной
составляющей затрат %	25	40	55	60
суммарные ежегодные затраты млн.дол.	1,28	1,87	3,58	7,41
капиталовложения в ТЭЦ млн.дол	1,8	4	11,2	24
капиталовложения в пиковую
котельную млн.дол	1,53	2,36	5,26	7,8
суммарные капиталовложения млн.дол	3,33	6,36	16,45	39,1
экономия ежегодных затрат в комбини-
рованную схему электроснабжения м.дол.	0,28	0,83	3,51	8,91
перерасход капиталовложений в ТЭЦ
по сравнению с раздельной схемой
энергоснабжения млн.дол	1,08	2,36	7,65	24,1
коэффициент аннуитета (при банковс-
ком проценте за кредит в 8%)	0,258	0,352	0,459	0,37
срок окупаемости капиталовложений, лет	4,5	3,5	3,5	3,2
внутренняя норма доходности при
сроке выплаты за кредит в 5 лет %	10	22	35	25

 

Аналогичные расчёты также выполнялись для DВС. Из полученных данных следует:

Во всём диапазоне заданной тепловой нагрузки ГТУ оказывается эффективное разделение схемы энергоснабжения. При этом срок окупаемости капиталовложений составляет не более 3-5 лет, а внутренняя норма доходности от 10% при расчётной тепловой нагрузке Q_ор=10Гкал/ч возрастает до 25% - 35% при Q_ор>50Гкал/ч (при сроке выплаты за кредит в 5 лет).

При рассмотрении комбинированной схемы с DВС полученные экономические показатели оказываются значительно хуже, чем для ГТУ. Так, при Q_ор=10Гкал/ч срок окупаемости капиталовложений превышает 100 лет, а при Q_ор=20Гкал/ч – около 8 лет. Это связано с тем, что удельные капиталовложения для DВС существенно превышают их значение для ГТУ (примерно на 30%) и достигают 1000-1100 дол/кВт при Q_ор=10-20Гкал/ч.

При применении ПГУ срок окупаемости капиталовложений составляет 4.5 года, а величина ВНD-11.5% при выплате за кредит в течение 5 лет и 24% при сроке в 10 лет.

 

Основные показатели раздельной схемы энергоснабжения при учёте в комбинированной схеме ПГУ – ТЭЦ

Таблица 4.13

Показатель	Тепловая нагрузка
Годовой отпуск тепла тыс.Гкал Годовой отпуск электроэнергии т.Мвт.ч Затраты на производство тепловой энергии млн.дол суммарные затраты на электроэнергию млн.дол ежегодные затраты млн.дол капиталовложения в котельную млн.дол	260 446   3,82   25,42 29,24 15